Исследователи из Института Фрэнсиса Крика, UCL, The Royal Marsden NHS Foundation Trust и Института исследования рака в Лондоне разработали компьютерную модель для анализа того, как способ роста опухолей влияет на их генетический состав.
Используя эту новую модель, они определили связь между ростом и формой опухоли и тем, насколько быстро рак может прогрессировать.
Поскольку раковые клетки мутируют, некоторые из них получают преимущество за счет мутаций, которые повышают вероятность их выживания, деления и создания группы «более приспособленных» клеток. Эта группа может превзойти других, чтобы стать доминирующей, например, если они эволюционировали, чтобы выжить в условиях с низким снабжением питательными веществами или кислородом.
Этот процесс эволюции опухоли очень сложен и зависит от многих факторов, в том числе от того, как растет опухоль. Но это не до конца понятно.
В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature Ecology and Evolution , ученые использовали свою компьютерную модель для изучения двух типов роста опухоли при раке почки: один, при котором рост постоянен по всей опухоли, «модель объемного роста», и другой, при котором рост ограничен поверхность, «модель поверхностного роста».
В модели роста объема произошло два сценария. В некоторых случаях в опухоли на ранней стадии возникала единственная «подходящая» группа генетически родственных раковых клеток. В других опухолях не образовывалась новая «подходящая» группа, а исходная группа родительских раковых клеток оставалась доминирующей.
В модели поверхностного роста наблюдалось обширное генетическое разнообразие с различными группами «подходящих» клеток, формирующихся на поверхности. Команда предполагает, что это создает конкурентную среду, в которой различные группы клеток вынуждены эволюционировать быстрее.
Сяо Фу, первый автор и научный сотрудник лаборатории биомолекулярного моделирования в Crick, говорит, что они «взяли две разные модели роста и выявили резкие различия в том, как опухоли развиваются во времени и в пространстве. Это трудно сделать с реальной тканью. поскольку для этого требуется многократное взятие нескольких биопсий из различных частей опухоли. Эти результаты — только начало того, что мы надеемся раскрыть с помощью этой модели».
Исследователи подтвердили свою модель, используя данные 66 опухолей, проанализированных в рамках исследования почек TRACERx. Сопоставив модель и эти данные об опухоли, они обнаружили, что разные скорости прогрессирования опухоли в реальном мире соответствуют разным моделям роста. Например, опухоли, которые быстро прогрессировали, соответствовали модели объемного роста, в которой с самого начала присутствовала одна «подходящая» группа клеток. В то время как случаи, которые не прогрессировали, соответствовали модели объемного роста, в которой родительская группа клеток оставалась доминирующей.
Модель также дала представление о том, как различные типы роста влияют на форму опухолей. Опухоли объемного роста росли наружу и имели более постоянную форму, в то время как опухоли поверхностного роста демонстрировали выпуклости на поверхности, где росли «более приспособленные» группы.
