Новая модель рака груди: ученые научились создавать у крыс опухоли, максимально похожие на человеческие

Рак груди остается самым распространенным онкологическим заболеванием у женщин во всем мире. Несмотря на значительный прогресс в диагностике и лечении, разработка новых лекарственных препаратов во многом зависит от качества экспериментальных моделей, позволяющих максимально точно воспроизвести развитие опухоли у человека. Новое исследование американских ученых показало, что современные технологии редактирования генома позволяют создавать уникальные модели эстроген-положительного рака молочной железы у крыс, которые значительно лучше отражают особенности заболевания, чем традиционные модели на мышах.

Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) и уже рассматривается специалистами как важный шаг в развитии доклинических исследований онкологических заболеваний.

На протяжении десятилетий лабораторные мыши считались основным инструментом изучения рака. Именно на них тестировались новые препараты, исследовались механизмы роста опухолей и изучалось влияние различных генетических мутаций. Однако со временем стало очевидно, что далеко не все формы онкологических заболеваний можно достоверно воспроизвести в организме мыши.

Особенно сложной задачей оказался эстроген-рецептор-положительный рак молочной железы (ER+), который составляет около 70% всех случаев рака груди. Такие опухоли активно используют женский гормон эстроген для своего роста, поэтому особенности их развития тесно связаны с гормональной регуляцией и взаимодействием с иммунной системой.

Большинство существующих мышиных моделей основано на пересадке человеческих опухолевых клеток лабораторным животным. Несмотря на широкое применение этого подхода, он имеет серьезное ограничение — трансплантированная опухоль развивается вне естественной иммунной среды организма. В результате исследователи не могут в полной мере изучать взаимодействие опухоли с иммунными клетками, процессы воспаления и формирование устойчивости к лечению.

Именно поэтому ученые все чаще обращают внимание на крыс. Их геном по своей структуре и организации ближе к человеческому, а физиология многих органов значительно лучше соответствует особенностям организма человека. Исторически именно исследования на крысах стали основой целого ряда важнейших открытий в онкологии, включая работы лауреата Нобелевской премии Чарльза Хаггинса, доказавшего эффективность гормональной терапии при гормонозависимых опухолях.

До последнего времени широкое использование крыс ограничивалось техническими трудностями. Вносить точные изменения в их геном было значительно сложнее, чем у мышей. Ситуация изменилась после появления технологии CRISPR-Cas9, которая позволила выполнять высокоточное редактирование ДНК.

Исследовательская группа Медицинского колледжа Бейлора ранее разработала усовершенствованную систему доставки компонентов CRISPR, позволяющую изменять гены непосредственно в тканях взрослого животного. Новая технология дала возможность моделировать развитие опухолей максимально естественным путем, без пересадки готовых раковых клеток.

В новом исследовании ученые использовали эту методику для создания сразу нескольких моделей эстроген-положительного рака груди, содержащих наиболее распространенные мутации, встречающиеся у пациенток.

Результаты оказались весьма показательными. Опухоли, возникавшие у крыс после редактирования генома, практически полностью воспроизводили основные характеристики человеческого заболевания. Они демонстрировали сходную молекулярную структуру, аналогичную чувствительность к гормональной терапии и формировали иммунную микросреду, максимально приближенную к той, которая наблюдается у пациентов.

Особенно примечательно, что попытка выполнить идентичное генетическое редактирование у мышей не привела к развитию аналогичных эстроген-положительных опухолей. Это еще раз подтвердило, что разные виды животных по-разному реагируют на одинаковые генетические изменения.

Для современной онкологии этот вывод имеет большое практическое значение. Чем точнее экспериментальная модель повторяет заболевание человека, тем выше вероятность того, что результаты лабораторных исследований окажутся полезными при разработке новых методов лечения.

Использование новых моделей позволит глубже изучить механизмы возникновения рака груди, определить, почему опухоли становятся устойчивыми к гормональной терапии, исследовать взаимодействие опухолевых клеток с иммунной системой и протестировать перспективные препараты еще до начала клинических испытаний.

Особый интерес представляет возможность исследования микроокружения опухоли. Сегодня становится все более очевидно, что успех лечения зависит не только от свойств самих раковых клеток, но и от поведения окружающих их иммунных клеток, сосудов, соединительной ткани и воспалительных факторов. Именно эти процессы зачастую невозможно полноценно воспроизвести при использовании трансплантированных опухолей.

Авторы исследования считают, что разработанная технология имеет значительно более широкие перспективы применения. По их мнению, аналогичный подход можно использовать для моделирования других видов онкологических заболеваний, включая колоректальный рак, опухоли печени, поджелудочной железы и ряда других органов.

Кроме того, технология соматического редактирования генома позволяет значительно ускорить создание новых моделей заболеваний. Вместо многолетнего выведения генетически модифицированных линий животных исследователи могут формировать необходимые мутации непосредственно в организме взрослой особи, что сокращает сроки исследований и делает их более гибкими.

Эксперты отмечают, что подобные модели особенно важны в эпоху персонализированной медицины. По мере накопления данных о генетических особенностях опухолей появляется возможность создавать модели, соответствующие конкретным комбинациям мутаций, встречающимся у отдельных групп пациентов. Это позволит точнее оценивать эффективность новых препаратов и подбирать наиболее перспективные схемы терапии.

Несмотря на значимость открытия, авторы подчеркивают, что речь пока идет исключительно о доклинических исследованиях. Новая технология не предназначена для лечения пациентов напрямую, однако она способна существенно ускорить разработку будущих лекарственных средств и повысить надежность результатов, получаемых на ранних этапах исследований.

По мнению исследователей, использование крыс в сочетании с современными технологиями редактирования генома открывает новую страницу в экспериментальной онкологии. Более реалистичные модели заболевания помогут лучше понять биологию рака груди, разработать новые методы лечения и приблизить создание персонализированных подходов к терапии одной из самых распространенных форм злокачественных опухолей у женщин.