Чтобы слипаться и образовывать живую ткань, клетки выделяют молекулы, которые создают структуру. Но эта структура не всегда здорова, и понимание того, как она портится, может раскрыть больше о том, как развивается рак.
Эти молекулы, известные как внеклеточный матрикс, не просто скрепляют все вместе. Внеклеточный матрикс управляет поведением клеток, упорядочивая изменения, которые, в свою очередь, заставляют клетки секретировать различные молекулы и изменяют свойства матрикса. Итак, когда ткань становится злокачественной, внеклеточный матрикс тоже является частью этого капитального ремонта. Но что именно меняется – и важность этих изменений – пока неясно.
Теперь команда биомедицинских инженеров Университета Висконсина-Мэдисон надеется определить конкретные изменения внеклеточного матрикса, которые приводят к прогрессированию рака яичников, одновременно разрабатывая подходы к созданию репрезентативных лабораторных моделей для изучения других форм рака.
Команда получила пятилетнюю выплату в размере 2 долларов США.Грант в размере 2 миллионов от Национальных институтов здравоохранения через Программу совместных исследований в области инженерии онкологических тканей Национального института рака.
Доцент Пэм Кригер, выдающийся профессор Вилас Кристин Мастерс и профессор Пол Кампаньола проанализируют, а затем смоделируют тип рака, называемый высокосортным серозным раком яичников, на разных стадиях – от начала в фаллопиевой трубе до метастазов в яичниках и распространения в брюшной полости. Они надеются дать самый глубокий анализ внеклеточного матрикса при раке яичников на сегодняшний день.
"Мы не только узнаем кое-что о различных стадиях рака яичников," говорит Кригер, "но, в более широком смысле, мы будем способствовать достижению цели этой программы NIH, разрабатывая технологии, которые затем можно будет использовать для изучения матрицы при других раковых заболеваниях."
Чтобы охарактеризовать, как изменяется внеклеточный матрикс при раке яичников, группа исследует нормальную и больную ткань двумя различными методами. Кампаньола, специалист по визуализации внеклеточного матрикса, будет использовать новую технику микроскопии для создания трехмерных изображений физической структуры матрицы, а также формы и расположения волокон внутри.
Чтобы определить химические компоненты матрицы, команда UW – Madison обратится к Александре Наба, профессору физиологии и биофизики в Университете Иллинойса в Чикаго. Наба имеет опыт проведения протеомного анализа – определения всех белков, присутствующих во внеклеточном матриксе, с помощью метода, называемого масс-спектрометрией.
"Тогда возникает вопрос, как эти различия в структуре и составе влияют на опухоль??" Кригер говорит.
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи воспроизведут внеклеточный матрикс на разных стадиях заболевания, используя как "вверх дном" а также "сверху вниз" подходы.
Для первых они будут брать протеомную информацию и реконструировать вариации внеклеточного матрикса из отдельных компонентов. Кампаньола также может создавать микрорельефы структур, которые он видит, чтобы учесть их физические размеры.
в "сверху вниз" тактика, они будут опираться на опыт Мастеров в взятии неповрежденных тканей и генетических манипуляциях с клетками для сверхэкспрессии или подавления определенных белков.
"Когда вы создаете что-либо с нуля в лаборатории, оно никогда не будет выглядеть как родная ткань," говорит Мастерс, который преимущественно работал с сердечно-сосудистыми заболеваниями. "При таком подходе мы можем сохранить богатство и сложность нативной ткани, но манипулировать внеклеточным матриксом."
Оба типа моделей позволят группе оценить влияние изменений в составе и структуре внеклеточного матрикса на пролиферацию и миграцию раковых клеток, а также на чувствительность рака к химиотерапии.
"Мы все еще находимся на ранних этапах понимания прогрессирования рака яичников," говорит Кригер. "В настоящее время лучшим предиктором исхода рака яичников является то, какую часть заболевания они удаляют при первой операции. Однако, если мы сможем понять среду опухолей, которые нам нужно оставить, возможно, мы сможем улучшить результаты для этих пациентов."