3 марта 2025
В Университете «Сириус» создают искусственные модели опухоли для разработки новых подходов к лечению рака
В Научно-технологическом университете «Сириус» создают инновационные клеточные 3D-модели опухолей для улучшения исследований в области онкологии и разработки новых методов лечения рака. Этот подход поможет глубже понять взаимодействие между раковыми клетками и окружающими их структурами, играющими ключевую роль в прогрессировании болезни и формировании метастазов. Создание детальной модели опухоли с окружающей клеточной средой позволит симулировать реальные условия, в которых происходит развитие и распространение злокачественных новообразований.
Метастазирование — основная причина смерти от рака. Метастазы — это распространившиеся по организму раковые клетки, которые смогли закрепиться в одном или нескольких внутренних органах и сформировать вторичный очаг опухоли. Считается, что в 90% случаев именно метастазы становятся причиной гибели онкобольного.
Микроокружению опухоли уделяется значительное внимание исследователей в последние годы. Опухоли окружены другими клетками, не являющимися раковыми. Одним из таких клеточных компонентов является строма, которая представляет собой гетерогенную популяцию клеток. Наиболее ярким клеточным представителем стромы являются фибробласты — покоящиеся веретеновидные клетки. В норме они помогают органам удерживать нужное положение внутри нашего тела, однако при развитии рака такие клетки могут активироваться и нести дополнительную угрозу нашему здоровью. Фибробласты обеспечивают поддержку опухоли и способствуют формированию метастазов. Ещё одним важным процессом, оказывающим влияние на опухоль, является ангиогенез — рост сети кровеносных сосудов, которые снабжают раковые ткани питательными веществами и кислородом.
Поскольку прогрессирование болезни сильно зависит от взаимодействия между микроокружением опухоли, и собственно раковыми клетками, учёные стараются выяснить детали этих связей. Для решения этой задачи исследователи выделили различные типы фибробластов из образцов опухолевой ткани пациентов. Так, вокруг опухоли часто формируется клеточная среда, очень бедная иммунными клетками. По этой причине врачам трудно стимулировать естественный иммунитет пациента, заставляя его лучше распознавать и уничтожать раковые клетки.
Гетеротипическая 3Д модель: красные это опухолевые клетки и зеленые это фибробласты
Чтобы решить эту проблему, специалисты Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус» совершенствуют клеточную 3D-модель, способную максимально точно имитировать не только саму опухоль, но и её окружение. Ранее в ИХБФМ СО РАН (г. Новосибирск) учёные разработали гетеротипическую клеточную 3D-модель рака молочной железы из клеток опухоли и фибробластов. Благодаря победе руководителя проекта в конкурсе федеральной территории по привлечению научных команд под руководством ведущих и молодых учёных исследователи присоединились к Научному центру генетики и наук о жизни Университета «Сириус». Теперь, используя возможности лабораторного комплекса Университета, одного из самых масштабных в стране в области генетики и наук о жизни, учёные стремятся дополнить уже полученную 3D-модель рака молочной железы клетками кровеносных сосудов и сконструировать новую клеточную 3D-модель опухолей головного мозга. Учёные планируют создать своеобразный опытный полигон, на котором в дальнейшем можно будет проводить полноценные испытания противоопухолевых препаратов. В будущем это поможет разработать новые подходы к лечению рака, основанные на стимуляции иммунной системы пациентов. На примере модели рабочая группа намерена заставить иммунные клетки лучше проникать внутрь опухоли. Это сделает злокачественное образование более восприимчивым к иммунотерапевтическим лекарствам.
«В течение многих лет золотым стандартом в исследованиях злокачественных новообразований являлись культуры опухолевых клеток in vitro. К настоящему времени арсенал инструментов современных медико-биологических исследований пополнился трёхмерными клеточными моделями (3D-культуры). В традиционной двухмерной монослойной культуре клетки прикрепляются и растут на плоской поверхности стекла или чаще всего в культуральных пластиковых флаконах. Клетки, культивируемые в 2D-модели, обычно более плоские и растянутые, в сравнении с клетками in vivo, и не воспроизводят ряд характеристик, присущих реальным опухолям в организме. 3D-культуры воспроизводят тканеспецифичные характеристики топологии ткани, что делает их релевантными тканевыми моделями с точки зрения клеточной дифференцировки, метаболизма и развития лекарственной устойчивости. Благодаря своему потенциалу такие модели уже применяются многими исследовательскими группами как для фундаментальных, так и для трансляционных исследований, и их использование позволяет значительно сократить количество экспериментов на животных, например, в области онкологии», — рассказывает руководитель молодёжной исследовательской группы Университета «Сириус» Анна Нуштаева.
Конкурс «Привлечение научных команд под руководством ведущих и молодых учёных для проведения исследований на базе научных и образовательных организаций Сириуса» проводит администрация федеральной территории Сириус. Размер финансирования конкурса в 2025 году составит 1,14 миллиарда рублей. Гранты выделяются на проведение трёхлетних научных исследований с последующим возможным продлением срока выполнения проекта на два года по приоритетным направлениям развития науки, технологий и инноваций федеральной территории: науки о жизни, информационные технологии, когнитивные и междисциплинарные исследования, экология и климат. Приём заявок на конкурс 2025 года стартует 3 марта и продлится до 2 апреля.