Células cancerosas cultivadas em "in vitro" tem pouco em comum com as células cancerosas nas pessoas
Em uma tentativa de encontrar ou refinar modelos de pesquisa de laboratório para o câncer que se comparem melhor com o que acontece em pessoas vivas, os cientistas da Johns Hopkins Medicine relataram que desenvolveram uma nova técnica baseada em computador que mostra que as células cancerosas humanas cultivadas em pratos de cultura são as menos geneticamente semelhantes. às suas fontes humanas.
A descoberta, dizem eles, deve ajudar a concentrar mais recursos em modelos de pesquisa de câncer, como ratos geneticamente modificados e bolas 3D de tecido humano conhecidas como "tumoroides" para melhor avaliar a biologia e os tratamentos do câncer humano, e os erros genéticos responsáveis pelo crescimento e progresso do câncer .
"Pode não ser uma surpresa para os cientistas que as linhas de células cancerosas são geneticamente inferiores a outros modelos, mas ficamos surpresos que os camundongos e tumoróides geneticamente modificados tiveram um desempenho tão bom em comparação", disse Patrick Cahan, Ph.D., professor associado de engenharia biomédica na Universidade Johns Hopkins e na Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins e investigador principal do novo estudo.
A nova técnica, apelidada de CancerCellNet, usa modelos de computador para comparar as sequências de RNA de um modelo de pesquisa com dados de um atlas do genoma do câncer para comparar a semelhança entre os dois conjuntos.
Os pesquisadores descobriram que, em média, camundongos e tumoróides geneticamente modificados têm sequências de RNA mais alinhadas com os dados de base do atlas do genoma em 4 de cada 5 tipos de tumor testados, incluindo câncer de mama, pulmão e ovário.
Os pesquisadores dizem que seu trabalho adiciona evidências de que as linhas de células cancerosas cultivadas em laboratório têm menos paridade com sua origem humana por causa das complexas diferenças entre o ambiente natural de uma célula humana e um ambiente de crescimento de laboratório. "Uma vez que você remove os tumores de seu ambiente natural, as linhas celulares começam a mudar", diz Cahan.
Cientistas de todo o mundo contam com uma variedade de modelos de pesquisa para melhorar sua compreensão do câncer e da biologia de outras doenças e desenvolver tratamentos para doenças. Entre os modelos de pesquisa de câncer mais amplamente usados estão as linhas de células criadas pela extração de células de tumores humanos e seu cultivo com vários nutrientes em frascos de laboratório.
Os pesquisadores também usam ratos que foram geneticamente modificados para desenvolver câncer. Em outros casos, eles implantam tumores humanos em camundongos, um processo chamado xenoenxertia, ou usam tumoróides.
Para avaliar o quão bem qualquer um desses modelos de pesquisa se alinha com o que pode estar acontecendo nas pessoas, os cientistas frequentemente transplantam células cultivadas em laboratório ou células de tumoróides ou xenoenxertos em camundongos e ver se as células se comportam como deveriam - isto é, crescem e se espalham e reter as marcas genéticas do câncer. No entanto, os pesquisadores da Johns Hopkins dizem que esse processo é caro, demorado e cientificamente desafiador.
O objetivo do novo trabalho era desenvolver uma abordagem computacional para avaliar modelos de pesquisa de uma forma menos complicada e precisa. Um relatório sobre o trabalho foi publicado em 29 de abril na Genome Medicine , e os pesquisadores pediram uma patente provisória do que chamaram de CancerCellNet.
A nova técnica é baseada em informações genéticas sobre o RNA celular, uma cadeia molecular de substâncias químicas semelhantes ao DNA e um conjunto intermediário de células de instruções usadas para traduzir o DNA na fabricação de proteínas.
"O RNA é um substituto muito bom para o tipo de célula e identidade celular, que são a chave para determinar se as células desenvolvidas em laboratório se parecem com suas contrapartes humanas", disse Cahan. "Os dados de expressão de RNA são muito padronizados e disponíveis para os pesquisadores, e menos sujeitos a variações técnicas que podem confundir os resultados de um estudo."
Primeiro, Cahan e sua equipe tiveram que escolher um conjunto padrão de dados que atuou como uma linha de base para comparar os modelos de pesquisa. Os dados do Atlas do Genoma do Câncer serviram como os chamados dados de "treinamento", que incluem informações de expressão de RNA de centenas de amostras de tumor de pacientes e seu estágio, grau e outras informações de tumor correspondentes.
Eles também testaram sua ferramenta CancerCellNet, aplicando-a a dados onde o tipo de tumor já era conhecido, como do International Human Genome Sequencing Consortium.
Membros da equipe de pesquisa vasculharam os dados do Atlas do Genoma do Câncer para determinar 22 tipos de tumores a serem estudados. Eles usaram os dados do atlas do genoma como a linha de base para comparar os dados de expressão de RNA de 657 linhas de células de câncer cultivadas em laboratórios em todo o mundo, algumas das quais foram estabelecidas décadas atrás, 415 xenoenxertos, 26 modelos de camundongos geneticamente modificados e 131 tumoróides.
Em um exemplo do estudo, as células do câncer de próstata de uma linha chamada PC3 começam a se parecer geneticamente mais com o câncer de bexiga, observa ele. Também é possível, diz ele, que a linha celular tenha sido originalmente rotulada incorretamente ou pode ter derivado de câncer de bexiga. Mas o resultado final era que, do ponto de vista genético, a linhagem de células de câncer de próstata não era um substituto representativo para o que acontece em um humano típico com câncer de próstata.
Os pesquisadores descobriram que, usando um método de pontuação de 0-1, as linhas de células tinham, em média, alinhamento de pontuação inferior aos dados do atlas do que tumoróides e xenoenxertos.
Cahan diz que ele e sua equipe irão adicionar dados adicionais de sequenciamento de RNA para melhorar a confiabilidade do CancerCellNet.
O financiamento da pesquisa foi fornecido pelo National Institutes of Health's National Cancer Institute (P50CA228991, CA233255-01, CA214253), um Prostate Cancer Foundation Young Investigator Award, o Departamento de Defesa (W81XWH-17-PCRP-HD) e o National Institutes of Health / National Cancer Institute (P20 CA233255-01, CA214253).
Outros cientistas que conduziram a pesquisa incluem Da Peng, Rachel Gleyzer, Wen-Hsin Tai, Pavithra Kumar, Qin Bian, Bradley Isaacs, Stephanie Cai e Kathleen DiNapoli da Johns Hopkins; Edroaldo Lummertz da Rocha da Universidade Federal de Santa Catarina no Brasil; e Franklin Huang, da University of California, San Francisco.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Johns Hopkins Medicine . Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
Referência do jornal :
- Da Peng, Rachel Gleyzer, Wen-Hsin Tai, Pavithra Kumar, Qin Bian, Bradley Isaacs, Edroaldo Lummertz da Rocha, Stephanie Cai, Kathleen DiNapoli, Franklin W. Huang, Patrick Cahan. Avaliação da fidelidade transcricional de modelos de câncer . Genome Medicine , 2021; 13 (1) DOI: 10.1186 / s13073-021-00888-w
Cite esta página :
Johns Hopkins Medicine. "A maioria das células cancerosas cultivadas em um prato tem pouco em comum com as células cancerosas nas pessoas, descobriu a pesquisa." ScienceDaily. ScienceDaily, 18 de junho de 2021.