Раковые клетки процветают в более жесткой ткани груди

Согласно исследованию, опубликованному в Biomaterials, более жесткая ткань груди создает среду, более подверженную раку, позволяя болезни вмешиваться в окружающие здоровые клетки.

Ученые, изучающие рост опухоли и метастазы в Университете Нотр-Дам, создали модель ткани человека, чтобы изучить, как раковые клетки взаимодействуют с соединительной тканью в груди. Модель позволила команде контролировать жесткость ткани, имитируя как здоровые, так и раковые структуры молочной железы. Они обнаружили, что манипуляция жировыми клетками зависит от жесткости.

«Одна из интересных вещей, на которые мы смотрим, — это то, как рак взаимодействует с окружающими клетками и как он манипулирует этими клетками в свою пользу», — сказал Пинар Зорлутуна, из Исследовательского института рака Харпера в Университете Нотр-Дам. «Цель этих моделей, основанных на тканях, заключается в том, чтобы имитировать физиологическую среду опухоли, поэтому мы можем использовать их в качестве платформы для изучения рака молочной железы в микроокружении человеческой ткани».

Жировые клетки, коллагеновые волокна и эпителиальные клетки составляют микроокружение ткани молочной железы. Рак обычно появляется вокруг эпителиальных клеток. Предыдущие исследования, посвященные различиям между здоровой и раковой тканью, показали, что раковая ткань отличается жесткостью. Согласно исследованию Зорлутуны, жесткая ткань может представлять микроокружение, восприимчивое к росту опухоли, позволяя раковым клеткам модулировать окружающие клетки соединительной ткани.

«Если у вас более жесткая среда, раковая клетка может сделать больше манипуляции с ее непосредственной микросредой», — сказал Зорлутуна. «Модель позволила нам изучить различные уровни жесткости в ткани. В ткани с нормальной жесткостью раковые клетки не влияли на состояние окружающих стромальных клеток. В тестах, где ткань была более жесткой, рак остановил процесс дифференциации окружающих жировых стволовых клеток, в пользу более стволового клеточного состояния, создающего микроокружение, которое способствует росту опухоли ».

Исследователи обычно проводили аналогичные исследования с использованием моделей животных. Хотя эти тесты могут помочь в понимании болезни, Зорлутуна сказал, что они также могут стать проблемой.

«Животные и люди совершенно разные», — сказала она. «Если вы смотрите на тканевую среду, мобильность и иммунную систему, модели мыши, например, отличаются от человеческих моделей».

Эти модели также могут представлять проблему для открытия лекарств. Только часть лекарств, доказавших свою эффективность на мышах, фактически проходит через клинические испытания при тестировании на людях, сказал Зорлутуна.

Результаты этого исследования могли бы помочь в том случае, когда модели, основанные на тканях, будут использованы как часть параллельного подхода к скринингу лекарств, прежде чем вводить эти препараты в клинические испытания.

Резюме.

Опухолевые свойства, такие как рост и метастазы, резко зависят от микроокружения опухоли (TME). Однако разнообразие TME, включающее жесткость и состав внеклеточного матрикса (ECM), а также участие стромальных клеток, чрезвычайно затрудняет определение правильных моделей in vitro для изучения роста опухоли и метастазов.

В этом исследовании мы изготовили массивную систему с матричными решетками с стромальной клеткой с настраиваемой жесткостью от 200 до 3 кПа, которая охватывает диапазон жесткости нормальных и раковых тканей молочной железы, для изучения влияния жесткости ECM на взаимодействие стромального рака.

Наши результаты показали, что сфероиды опухолей тесно взаимодействуют с стромами преадипоцитов, инкапсулированными в матрицу микролистов, влияя на их дифференциацию и степень созревания в зависимости от жесткости. Они ингибировали адипогенез в конструкциях ткани высокой жесткости, которые были в диапазоне жесткости рака молочной железы, в то время как эффект ингибирования уменьшался в конструкциях ткани с низкой жесткостью, которые были в нормальном диапазоне тканей молочной железы человека.

Было показано, что трехмерная структура опухолевых сфероидов имеет важное значение для ингибирования адипогенеза, поскольку кондиционированная среда из монослойной культуры раковых клеток не проявляет никакого значительного эффекта. Эти результаты впервые показывают в литературе, что стромально-раковые взаимодействия сильно зависят от жесткости ECM.

Больше информации: Xiaoshan Yue et al. Stromal cell-laden 3D hydrogel microwell arrays as tumor microenvironment model for studying stiffness dependent stromal cell-cancer interactions, Biomaterials (2018). DOI: 10.1016/j.biomaterials.2018.04.001