Преодолевая предыдущие технические проблемы с секвенированием одноклеточной ДНК (scDNA), группа исследователей из онкологического центра MD Anderson при Техасском университете разработала новый метод секвенирования scDNA с разрешением одной молекулы. Этот метод впервые показал, что тройной отрицательный рак молочной железы подвергается постоянным изменениям числа генетических копий после первоначального всплеска хромосомной нестабильности.

Результаты, опубликованные сегодня в Nature предлагают точный и эффективный новый подход к секвенированию сотен отдельных раковых клеток, а также дают новое понимание эволюции рака. Эти идеи могут объяснить, почему методы лечения не всегда эффективны и почему исследователи не могут создавать гомогенные культуры клеток в лаборатории.

Это представляет собой значительный прогресс по сравнению с нашими первыми методами секвенирования одноклеточной ДНК со значительно увеличенной производительностью, точностью и простотой использования. Теперь мы можем устранить очень небольшие различия в количестве копий в популяции опухолевых клеток способом, который ранее был невозможен »

Николас Навин, доктор философии, старший автор, доцент кафедры генетики, биоинформатики и вычислительной биологии

Новый метод, получивший название акустической маркировки клеток (ACT), начинается с сортировки клеток с активацией флуоресценции для выделения отдельных ядер из тысяч клеток. Затем трехэтапный химический процесс разрезает ДНК каждой клетки на точные фрагменты, добавляет универсальные адаптеры и включает штрих-коды для секвенирования следующего поколения.

Химия осуществляется с помощью акустической технологии передачи жидкости, которая использует звуковые волны для быстрой и эффективной передачи мельчайших объемов жидкости. В то время как ранние подходы к секвенированию ссДНК требовали трех дней от начала до конца, новый подход может быть выполнен всего за три часа, объяснил Навин

.

С помощью этого улучшенного метода секвенирования ДНК из ограниченного числа клеток исследователи стремились ответить на постоянный вопрос об эволюции рака. Команда Навина ранее установила, что тройной отрицательный рак молочной железы претерпевает прерывистую эволюцию, приобретая изменения числа копий при первоначальном всплеске хромосомной нестабильности, но было неизвестно, продолжали ли раковые клетки накапливать изменения после этого события.

Под руководством аспиранта Дарлана Контерно Минусси команда Навина работала с лабораторией Франциски Мичор, доктора философии, онкологического института Дана-Фарбер, чтобы выполнить анализ числа копий на 16 178 единичных клетках из восьми трижды отрицательных раковых клеток молочной железы и четыре клеточные линии, использующие метод ACT.

«Мы обнаружили, что прерывистая эволюция в этих клетках сопровождается временной нестабильностью», – сказал Навин. «После начального события есть период времени, в течение которого изменения числа копий накапливаются с высокой скоростью, которая в конечном итоге замедляется до базальной скорости».

Понимание того, что тройной отрицательный рак груди продолжает развиваться с течением времени, может объяснить, почему лечение не всегда эффективно – небольшая часть раковых клеток, возможно, приобрела мутацию, которая передает устойчивость к данной терапии. Забегая вперед, исследователи хотели бы определить, является ли количество генетических изменений, которым подвергается опухоль, предсказанием клинических исходов.

Результаты также имеют значение для доклинических исследований, поскольку исследователи подтвердили, что линии клеток тройного отрицательного рака груди также продолжают накапливать изменения при культивировании в лаборатории. Важно отметить, что исследователи показали, что обычно используемые процедуры лабораторного культивирования клеток не способны генерировать гомогенные популяции опухолевых клеток, поскольку они быстро повторно диверсифицируют их геномы.

Исследовательская группа продолжает развивать эту работу, исследуя дополнительные типы рака, пытаясь понять, может ли эта модель развития рака быть широко применима за пределами трижды отрицательного рака груди.