Вирус ковида имеет долгосрочные последствия для организма человека, и уже установлено его отрицательное влияние на ход распространенных болезней, в том числе онкологических заболеваний. Эти негативные изменения требует от здравоохранения новых решений не только в лечении, но и сборе материалов. Новый подход сбора данных, разработанный учеными МФТИ, заложит основу для столь необходимых исследований рака в постковидное время и позволит разработать эффективную индивидуальную терапию. Результат опубликован в журнале HEAD & NECK.
К декабрю 2023 года COVID-19 привел к 6,9 млн смертей из 772 млн случаев. К сожалению, переболевшие пациенты часто сталкиваются с разнообразными последствиями, включая постковидный синдром, который влияет на 40 % инфицированных, изменяя молекулярные характеристики организма. Поскольку рак является одним из наиболее распространенных заболеваний во всем мире, ожидается, что значительная часть населения будет страдать как от последствий COVID-19, так и от рака. Нарушенное микроокружение опухоли является одним из ключевых факторов, влияющих на патогенез — механизм возникновения и развития рака у пациентов с ковидом в анамнезе.
Таким образом, существует несколько критических изменений, связанных с COVID-19, внутри клетки-хозяина и в микроокружении ткани, включая внеклеточный матрикс — основа соединительной ткани, обеспечивающая механическую поддержку клеток и транспорт химических веществ. Они являются многообещающими мишенями для терапии. Например, одним из наиболее заметных долгосрочных последствий COVID-19 является фиброз легких — известный фактор риска рака легких. Молекулярные и механические изменения внеклеточного матрикса вследствие фиброза легких хорошо изучены. Упрощенно: он становится более жестким, что, в свою очередь, может влиять на поведение раковых клеток в таком микроокружении.
Более того, ожидается, что под действием COVID-19 модифицируется не только микроокружение, но и другие органы, что способствует онкогенезу и метастазированию. Так, субъединица спайка S1 SARS-CoV-2 индуцирует активацию клеток микроглии головного мозга — тканевых макрофагов центральной нервной системы, клеток врожденного иммунитета головного мозга, участвующих в развитии первичной опухоли, включая глиому. Подобные клетки составляют примерно 30 % ее массы.
Концепция двунаправленной связи между COVID-19 и раком предполагает, что рак изменяет восприимчивость человека к ковиду и наоборот. Молекулярные и механические изменения тканей и органов, вызванные вирусом, могут вызывать долговременные изменения в предраковом и злокачественном микроокружении тканей, тем самым влияя на реакцию раковых клеток на терапию.
Таким образом, изучение влияния вируса на развитие онкологии — своевременная и важная задача, которую можно решить с помощью исследований материалов пациентов современных биобанков, которые уже играют важную роль в развитии многих отраслей биотехнологии и биомедицины. Традиционно в биобанках преимущественно собирали ДНК, кровь, замороженные опухолевые ткани, а также фиксированные в формалине парафинизированные образцы. Но последние достижения в области «омических» исследований (транскриптомика, геномика, протеомика), разработка систем 3D-культуры тканей и интеграция передовых биоинформационных инструментов произвели революцию в биобанкинге.
Биобанки нового типа — уже не просто хранилища. Расширение перечня собранных материалов позволит проводить проверки действия лекарственных препаратов, откроют новые возможности для изучения предраковых ниш, редких форм рака, а также прогнозировать развитие резистентных к лечению популяций раковых клеток и клеточной трансформации. В совокупности это открывает дополнительные пути для разработки персонализированных стратегий лечения.
«С начала пандемии внимание медицинского сообщества было приковано к последствиям, которые вызывает вирус. В первую очередь они были связаны с системой микроциркуляции и иммунной системой. Затем появились публикации, которые стали подтверждать ухудшение прогнозов у пациентов с разными видами рака, или определенные последствия, которые продвигали пациентов в сторону онкологии.
Для учета всех этих последствий нам необходимо уже сейчас расширить стандартные протоколы сохранения биоматериалов. Это позволит предоставить полноценную информацию развивающимся модельным тест системам, в том числе инвитро, которые по разным компонентам — внеклеточному матриксу, составу внеклеточных везикул, по микрорнк — помогут проследить состояние здоровья человека», — отметила Евгения Шабалина, научный сотрудник лаборатории структурно-функциональных исследований инновационных противоопухолевых средств МФТИ.
Для достижения этих целей ученые предлагают следующую стратегию сбора биологических образцов (рисунок 1):
- Стадия А — получение биоптата опухолевой и нормальной ткани человека. Она включает: А1 — секционирование свежей ткани на 4 части: А2 — биобанкирование живых клеток, А3 — генетические исследования, А4 — получение внеклеточного матрикса, А5 — гистологическая фиксация.
- Стадия В — помещение образцов крови в центрифугу. Она включает: В1 — выделение лейкоцитарной массы, В2 — сыворотки, В3 — лейкоцитарная масса исследуется с помощью проточной цитометрии — В4 и подвергается замораживанию в биобанке — В5.
- Стадия С — собираются образцы микробиоты с использованием свабов и замораживаются в биобанке.
Рисунок 1. Сбор биообразцов человека для скрининга и биобанкинга.
«Эта схема наглядно показывает, что одной из самых важных задач биобанков является сохранение живых клеток. Мы должны сохранять клетки крови, ткани, генетические материалы, матриксы. Это все разные протоколы. Те же замороженные живые опухолевые клетки позволяют нам в лабораторных условиях проверять их реакцию на различные препараты на этапе проведения биопсии. Сейчас это мало распространенная практика, поскольку требует более усложненного ведения биообразцов, расширенной базы данных и так далее, и так далее. Мы, напротив, считаем, что эти исследования очень важны и позволяют нам проследить историю развитию болезни, понять, откуда пришли первые признаки, что первое сломалось, какие регуляторные механизмы были задействованы. Более полные протоколы сохранения биоматериала позволяют нам воспроизвести эту картину и провести дополнительные эксперименты, поскольку мы имеем живой биоматериал», — заключила Евгения Шабалина.
В работе была собрана коллекция биоматериалов пациентов с онкологическими заболеваниями, как перенесших COVID-19, так и нет, и разработан протокол сбора биологических образцов для валидации in vitro тест-системы персонализированного прогноза эффективности противоопухолевой терапии.
Исследование показало, что для продуктивного анализа множества факторов, приводящих к ухудшению сценария развития болезни, необходимо уделять особое внимание методам сбора и долгосрочного хранения образцов. Такой подход позволяет максимально раскрывать потенциал биобанков в контексте онкологических исследований.
Научная статья: Petersen E.V., Zorigt D., Lifanov D.A., Shabalina E.Y., Khalil A., Shiryaev A.A., Pisareva T.N.,
Zhemerikin G.A., Sukortseva N.S., Karalkin P.A., Reshetov I.V. Parallel biobanking of post-COVID-19
cancer patient samples as an innovative route to multiomics screening. Head and neck. Russian Journal.
2024;12(4):147–153
