Впервые ученые из партнерского центра Немецкого онкологического консорциума (DKTK) в Эссене / Дюссельдорфе обнаружили стволовые клетки кроветворной системы в глиобластомах, наиболее агрессивной форме опухоли головного мозга. Эти гемопоэтические стволовые клетки способствуют делению раковых клеток и в то же время подавляют иммунный ответ против опухоли. Это удивительное открытие может открыть новые возможности для разработки более эффективных иммунотерапевтических средств против этих злокачественных опухолей головного мозга.
DKTK – это консорциум, созданный вокруг Немецкого онкологического исследовательского центра (DKFZ) в Гейдельберге, который имеет долгосрочное сотрудничество со специализированными онкологическими центрами в университетах по всей Германии.
Глиобластомы – самая распространенная опасная опухоль головного мозга у взрослых; они диффузно врастают в здоровую ткань головного мозга, поэтому их практически невозможно полностью удалить хирургическим путем. Они не поддаются сочетанию хирургии, лучевой терапии и химиотерапии и обычно продолжают бесконтрольно расти. Даже иммунотерапия, которая в некоторых случаях дает хорошие результаты при других типах рака, на сегодняшний день не оказала никакого воздействия на эти злокачественные опухоли головного мозга.
"Глиобластомы, по-видимому, создают среду, которая активно подавляет иммунный ответ," объяснил Бьорн Шеффлер, профессор трансляционной онкологии DKTK в Западногерманском центре онкологии в Эссене, партнерский сайт Essen / Düsseldorf. "Они производят иммуносупрессивные мессенджеры, а в непосредственной близости от опухолей мы обнаруживаем определенные типы иммунных клеток, которые специфически подавляют иммунную защиту."
Ранее исследователи не были осведомлены о разнообразии иммунных клеток в микросреде глиобластом в каких-либо деталях. Тем не менее, Шеффлер и его коллеги осознали, что точное знание клеточного состава глиобластом необходимо для того, чтобы преодолеть связанную с опухолью иммуносупрессию с помощью соответствующих методов лечения.
В образцах тканей 217 глиобластом, 86 астроцитом II и III степени по классификации ВОЗ и 17 образцах здоровой ткани мозга исследователи DKTK использовали компьютерный анализ транскрипции для составления профилей клеточного состава. Образцы ткани были взяты непосредственно с краев резекции – там, где встречаются оставшиеся опухолевые клетки и иммунные клетки.
Команда смогла различить сигналы от 43 типов клеток, включая 26 различных типов иммунных клеток. К своему большому удивлению, исследователи обнаружили гемопоэтические стволовые клетки и клетки-предшественники во всех образцах злокачественных опухолей, в то время как этот тип клеток не был обнаружен в образцах здоровых тканей. "Стволовые клетки крови на самом деле находятся в костном мозге, откуда они снабжают организм всеми видами зрелых клеток крови, включая, очевидно, все типы иммунных клеток. Стволовые клетки крови самой опухоли головного мозга до сих пор не были описаны," отметила ведущий автор Селия Доберсальске.
Еще более удивительным было наблюдение, что эти стволовые клетки крови обладают фатальными характеристиками: они подавляют иммунную систему и в то же время стимулируют рост опухоли. Когда исследователи культивировали связанные с опухолью стволовые клетки крови в той же чашке Петри, что и клетки глиобластомы, деление раковых клеток увеличилось. В то же время клетки продуцировали большое количество молекулы PD-L1, известной как "иммунный тормоз," на их поверхности.
Органоиды опухолей – крошечные опухоли, выращенные в чашке Петри из опухолевых клеток головного мозга отдельных пациентов – тоже реагировали на стволовые клетки крови. В присутствии этих клеток раковые клетки образуют сеть клеточных процессов, которая их связывает. Всего несколько лет назад ученые из DKFZ и больницы Гейдельбергского университета обнаружили, что клетки глиобластомы общаются с помощью этих соединений и, таким образом, могут защитить себя от повреждений, связанных с лечением.
Все эти наблюдения свидетельствуют о том, что стволовые клетки крови, обнаруженные в глиобластомах, оказывают негативное влияние на течение болезни. Это было подтверждено в исследовании 159 пациентов с глиобластомой, для которых были доступны данные о клиническом течении болезни. В этой группе пациентов постоянно наблюдалось, что чем больше стволовых клеток крови содержит опухоль, тем больше выделяется иммуносупрессивных мессенджеров и тем больше иммуносупрессивных маркеров образуется в раковых клетках, и тем ниже общая выживаемость пациентов.
Чтобы исследовать стволовые клетки крови опухоли головного мозга более подробно, авторы объединились с отделением нейрохирургии университетской больницы Эссена для извлечения отдельных клеток из свежих тканей пациента. Используя секвенирование экспрессии генов в 660 отдельных клетках, исследователи создали профиль и сравнили его с клетками здорового костного мозга и крови. Анализ этих данных привел к нескольким конкретным новым предложениям относительно того, как эту популяцию опухолевых клеток можно сделать безвредной.
Из отчетов об исследованиях уже было известно, что стволовые клетки крови в костном мозге имеют тенденцию созревать в иммунодепрессивные типы клеток во время дифференцировки в ходе рака. Похоже, что опухоль запрограммировала их на это. Эксперт и последний автор Игорь Цима подозревает, что подобное явление может быть причиной наблюдений в стволовых клетках крови, связанных с глиобластомой: "Теперь мы видим возможность вмешаться, чтобы изменить процесс дифференцировки связанных с глиомой стволовых клеток крови, например, через определенные клеточные мессенджеры, и, следовательно, предотвратить блокировку иммунной системы в результате опухоли. Тогда иммунотерапия будет иметь больше шансов быть эффективной против глиобластомы."