В Онкоцентре открылась лаборатория «Биоресурсная коллекция клеточных линий и первичных опухолей»

А вы знали, что наши учёные превращают удалённую опухоль пациента в лабораторную модель опухоли человека на животных? Она продолжает жить, принося пользу другим людям с таким же диагнозом. В Онкоцентре создана лаборатория «Биоресурсная коллекция клеточных линий и первичных опухолей», где исследуется и сохраняется ценный материал для таких научных экспериментов. Рассказывает директор НИИ экспериментальной диагностики и терапии опухолей Онкоцентра, к.б.н. Вячеслав Косоруков.

– Вячеслав Станиславович, для чего нужно изучать этот материал - клеточные линии и первичные опухоли человека?
– Учёные-онкологи тщательно и всесторонне изучают их с целью выбора наилучшего пути лечения пациентов Онкоцентра. Собранные образцы опухолей помогают нашим учёным разрабатывать новые тактики лечения, испытывать новые лекарственные средства. В некоторых случаях жизнеспособность клеток из опухолевых образцов удалось сохранить и создать экспериментальные модели при длительном культивировании опухолевых клеток в питательных средах или при трансплантации лабораторным мышам.

– Начало коллекции было положено давно?
– В Онкоцентре собирали образцы опухолей разных локализаций многие годы. В итоге тысячи образцов оказались рассредоточены по разным институтам и лабораториям Онкоцентра, единого реестра образцов не существовало, а информация о них среди специалистов распространялась по принципу сарафанного радио.

– Корпоративная взаимовыручка, это, конечно, хорошо, но куда удобнее пользоваться единым собранием материала.
– Да, такая ситуация не способствовала развитию научных исследований, необходимо было создать единый реестр всех биологических образцов Онкоцентра, единый информационный ресурс и центр коллективного пользования. Министерство высшего образования и науки РФ поддержало нас в этом стремлении, мы победили в конкурсе и выиграли их грант. И в сентябре 2021 года было подписано Соглашение между Министерством и Онкоцентром о выполнении проекта «Создание и развитие биоресурсной коллекции клеточных линий и первичных опухолей человека» под моим руководством.

– Новая лаборатория уже материализовалась? Вы уже набрали сотрудников?
– Под лабораторию в НИИ выделены помещения и закуплено оборудование: ламинарные шкафы для работы с образцами в стерильных условиях, СО2-инкубаторы для культивирования клеточных линий (прим.: клетки человека из удалённой опухоли), криохранилище, другие приборы и расходные материалы. Был объявлен открытый конкурс на замещение должностей научных сотрудников и руководителя, он завершён, коллектив лаборатории сформирован.

– Вам удалось собрать все эти тысячи образцов, «разбросанных по пяти научным институтам Онкоцентра, воедино?
– В первую очередь следовало провести инвентаризацию всех имеющихся в различных подразделениях Онкоцентра образцов, что и было успешно выполнено. Всего в реестр внесено 10 664 образца клеточных линий и гибридомных клонов, 1787 образцов перевиваемых опухолевых штаммов и 2466 образцов первичных опухолей и тканей. За время выполнения I этапа проекта к этому количеству добавилось еще 1653 образца клеточных линий и гибридомных клонов (прим.: гибридов мышиных и человеческих клеток для получения антител, которые в дальнейшем помогут диагностировать и лечить опухоли у человека) и более сотни единиц образцов перевиваемых штаммов и опухолей (прим.: штаммов и опухолей, которые перевивают, т.е. переносят от одной к другой лабораторной мыши).

– У каждого образца – свои характеристики. Это огромный объём информации. Вся она будет цифровизирована, а значит, будет доступна не только учёным нашего Онкоцентра?
– Среди наших основных задач – сделать образцы коллекции, а также информацию о них, доступными для отечественных и зарубежных ученых, наладить механизмы функционирования коллекции и её пополнения. Для каждого образца коллекции имеется информация о его характеристиках, которая постоянно дополняется, и это формирует большой массив изменяющихся данных. Для пользования этими данными требуется специальный информационный ресурс, и разработка такого ресурса была начата с первых дней выполнения проекта.

– Знаем, что вы основательно поработали над анализом качества образцов, насколько это важный критерий?
– Анализ качества образцов – важная составляющая часть функционирования коллекции. И не только анализ, но и исследование их генетических и фенотипических характеристик. На первом этапе выполнения проекта были разработаны стандарты характеризации адгезивных и суспензионных клеточных линий, гибридомных клонов и моноклональных антител, были подготовлены соответствующие методологии. Ведется разработка комплекса документации по стандартным процедурам работы с материалами коллекции.

– Как вы можете охарактеризовать качество образцов коллекции?
– Первые оценки качества образцов показали, что большинство из них имеют хорошую сохранность, несмотря на длительные сроки консервации: большинство клеточных линий и перевиваемых опухолевых штаммов показали свою жизнеспособность и отсутствие микробиологической контаминации. Всего исследовано более сотни образцов и проведено 134 анализа на контаминацию микоплазмой 29 клеточных линий из коммерческих источников, 16 культур клеток, полученных в НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина, 17 перевиваемых опухолевых штаммов и 37 гибридомных клонов. Для гибридомных клонов дополнительно была проведена оценка их продуктивности и стабильности.

– Составление реестра – это только часть программы по развитию биоколлекции. Какие мероприятия предполагается проводить в дальнейшем?
– Дальнейшее развитие коллекции предполагает создание так называемых «лотов» клеточных линий – набора идентичных образцов, полученных одноразово в виде единой серии и охарактеризованных по широкому спектру параметров. 33 клеточные линии с наилучшими показателями качества выбраны для формирования первых стандартных лотов коллекции – по 50 образцов (криопробирок) каждой линии одного пассажа. На втором этапе проекта биологический материал этих лотов будет охарактеризован генетическими и иммунохимическими методами в соответствии с разработанными методологиями. Для этого будет достаточно разморозить по одной-две криопробирки из каждого лота, и в результате получить полное и точное представление о свойствах остальных образцов лота, которые будут предоставляться для исследований в рамках создаваемого центра коллективного пользования. По такому же принципу будут формироваться лоты охарактеризованных образцов и в будущем.

– Вы рассказали о образцах культур клеток и гибридомных штаммах, продуцирующих антитела, а какие другие типы образцов предполагается развивать в биоколлекции центра?
– Ценным ресурсом для многих научных исследований являются перевиваемые опухолевые штаммы и клинические образцы опухолей, но их получение и стандартизация связаны с рядом объективных трудностей. В отличие от клеточных линий, которые можно наработать и заморозить в нескольких десятках или сотнях пробирок, а затем исследовать в соответствии с конкретными задачами, для клинических образцов требуется определенная подготовка сразу после взятия материала, и эта подготовка зависит от плана эксперимента, в котором будет использован образец. Например, из первичных образцов опухоли, используя разработанные методики, можно получить первичные перевиваемые опухоли, которые могут расти в иммунодефицитных мышах. Такой подход позволяет получать новые модели для исследований различных соединений и терапевтических подходов in-vivo. Пытаясь предугадать будущее назначение клинических образцов, мы применили для каждого образца опухоли несколько вариантов подготовки.

– То есть, опухоль, полученная от пациента, превращается в лабораторную модель опухоли человека на животных и продолжает в какой-то мере жить, принося пользу?
– Да, примерно так. Эти работы у нас прописаны в планах проекта и в значительной части реализованы. Из опухолевой ткани больных, интересных с научной точки зрения, выделены образцы для проведения генетического анализа, получены клеточные и тканевые лизаты, клеточные суспензии и для выполнения иммунохимических методик изготовлены парафиновые блоки. Таким образом подготовлены и депонированы образцы от 15 первичных опухолей различных локализаций: меланома кожи, увеальная меланома, рак яичников, рак печени, рак прямой кишки, хорионэпителиома, гастроинтестинальная стромальная опухоль, а также образцы опухолей 10 перевиваемых штаммов, полученных из злокачественных новообразований шейки матки, тела матки, предстательной железы, мочевого пузыря, печени, толстой кишки и хорионэпителиома. Для перевиваемых штаммов опухолей человека туморогенность опухолевых клеток подтверждена в экспериментах на иммунодефицитных бестимусных мышах. Подготовлены образцы этих опухолей для дальнейшего исследования генетическими и иммунохимическими методами на втором этапе выполнения проекта.

– Клеточные линии и образцы опухолей как инструмент для исследований имеют свои преимущества и ограничения. Расскажите, как вы с ними работаете?
– Клеточные линии адаптированы к росту вне организма, поэтому происходящие в них процессы можно наблюдать in vitro, однако двумерный характер их роста не воспроизводит в полной мере все особенности функционирования клеток в организме. Перевиваемые опухолевые штаммы и образцы опухолей имеют трехмерную структуру, поэтому лучше воспроизводят ткани организма, но изучение происходящих в них процессов ограничено невозможностью их культивирования.

– И как же быть в этом случае?
– Соисполнителем этого проекта является НИИ морфологии человека им ак. А.П. Авцына, где разработаны способы получения трехмерных клеточных линий (тумороидов или сфероидов), своего рода компромиссного варианта модельной системы для изучения опухолевых процессов и действия разного рода веществ. На первом этапе проекта был разработан протокол получения тумороидов и в соответствии с ним получены сфероиды из пяти клеточных линий. Это мышиная эпендимома незрелого типа ЭПНТ5, крысиная анапластическая невринома НГУК-1, крысиная анапластическая астроцитома 10-17-2, мышиная олигодендроглиома 51/7, крысиная глиобластома С6.

– Какие силы были задействованы в работе над созданием коллекции на этом этапе?
– Всего над выполнением первого этапа проекта работали сотрудники 8-ми научных и 2-х клинических лабораторий, 7 клинических отделов НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина, а также уже упомянутые сотрудники НИИ морфологии человека им. ак. Авцына. Слаженная работа научного коллектива, в котором половина исследователей имеет ученые степени, а также вспомогательных подразделений, обеспечила успешное выполнение всех задач первого этапа проекта.