C’est souvent la propagation du cancer, et non la tumeur d’origine, qui pose le risque le additionally mortel de la maladie.



« Et pourtant, les métastases sont l’un des features les as well as mal compris de la biologie du cancer », déclare Kamen Simeonov, un M.D.-Ph.D. étudiant à la faculté de médecine Perelman de l’Université de Pennsylvanie.

Dans une nouvelle étude, une équipe dirigée par Simeonov et le professeur de l’École de médecine vétérinaire Christopher Lengner a fait des progrès vers l’approfondissement de cette compréhension en suivant le développement des cellules métastatiques. Leur travail a utilisé un modèle murin de cancer du pancréas et des procedures de pointe pour tracer la lignée et les modèles d’expression génique de cellules cancéreuses individuelles. Ils ont trouvé un spectre d’agression dans les cellules qui se sont manifestées, avec des cellules qui étaient susceptibles de rester en place au niveau de la tumeur primaire à une extrémité et celles qui étaient additionally susceptibles de se déplacer vers de nouveaux internet sites et de coloniser d’autres tissus à l’autre extrémité.



Parmi les cellules qui sont finalement devenues métastatiques et se sont développées dans les tissus et les organes au-delà du pancréas, la majorité partageait une lignée commune, ont découvert les chercheurs.

« En construisant un outil de précision pour sonder les métastases cancéreuses in vivo, nous sommes en mesure d’observer des varieties d’informations auparavant inaccessibles », explique Simeonov. « Nous avons pu utiliser cette approche de traçage de la lignée pour classer les cellules en fonction de leur état métastatique, puis relier ces différences de comportement aux changements d’expression génique. »

Les découvertes du groupe, publiées dans la revue Cancer Mobile, suggèrent que ce ne sont pas seulement les mutations génétiques qui peuvent conduire à la propagation du most cancers les résultats du profilage de l’ARN monocellulaire soulignent que les modèles d’expression génique – quels gènes les cellules activent et désactivent – jouent un rôle clé dans les résultats de la maladie.

Fusion de nouvelles methods

Alors que les scientifiques ont caractérisé des centaines de mutations génétiques associées au fait que les cellules normales deviennent cancéreuses, ils n’ont pas eu le même succès dans l’identification des mutations qui transforment les cellules cancéreuses en métastases.

Une possibilité peut être que le processus dépende de facteurs autres que les mutations, ou dépend de tant d’anomalies regroupées que la signature est difficile à résoudre.

Afin de mieux comprendre les changements biologiques qui accompagnent les métastases, Simeonov, Lengner et leurs collègues ont cherché à suivre méticuleusement ce processus, en utilisant un code-barres évolutif, également appelé traçage de la lignée CRISPR, qui permet la reconstruction d’arbres généalogiques cellulaires.

Pour suivre la lignée, les chercheurs ont développé une nouvelle méthode utilisant CRISPR/Cas9 pour mutagéniser des séquences d’ADN introduites par synthèse, servant de codes-barres cellulaires. Ces cellules cancéreuses modifiées ont ensuite été injectées dans une souris et laissées se métastaser. Pendant que le cancer se développe et se propage chez la souris hôte, les codes-barres cellulaires sont « édités » au hasard par CRISPR/Cas9. Les modèles d’édition de codes-barres qui en résultent peuvent être utilisés, dit Simeonov, « pour reconstruire les arbres phylogénétiques des cellules cancéreuses au fur et à mesure qu’elles ont proliféré et métastasé dans tout le corps ».

En examinant approximativement 28 000 cellules cancéreuses dans plusieurs organes de deux souris, les chercheurs ont pu voir quels gènes chaque cellule activait lorsque le most cancers se propageait du pancréas à d’autres organes et tissus. Ils ont également suivi où les cellules se disséminaient dans le corps pour voir si des lignées particulières étaient moreover susceptibles d’être métastatiques que d’autres.

« Donc, pour toutes ces cellules, nous savons où elles se trouvaient dans le corps, nous avons une mesure de leur degré de métastase, puis nous avons également leurs transcriptomes », ou catalogue de molécules d’ARN, explique Simeonov.

Spectre d’agression

Lorsque l’équipe de recherche a examiné ensemble ces swimming pools de données, elle a été surprise de constater qu’environ la moitié des clones, ou des populations distinctes de cellules cancéreuses, étaient confinées aux tumeurs primaires.

Et lorsqu’ils ont examiné les clones qui s’étaient propagés, ils n’ont trouvé qu’un seul clone dominant chez chaque souris.

« Étonnamment, malgré l’utilisation d’une lignée cellulaire cancéreuse agressive qui devrait être facilement capable de métastaser, nous avons constaté qu’un clone dominait les web sites métastatiques », a déclaré Simeonov. « Nous nous attendions à plus d’équité entre les clones. »

Le profil transcriptomique de ce clone dominant dans les métastases, ainsi que d’autres clones qui se sont propagés à partir de la tumeur primaire, étaient distincts les uns des autres et des clones qui restaient confinés aux tumeurs primaires. Les données d’expression génique de ce clone agressif ont révélé qu’il avait activé des gènes associés à ce que l’on appelle la changeover épithéliale-mésenchymateuse (EMT), un processus censé conférer au cancer certaines de ses qualités agressives. Sur l’ensemble des clones, l’équipe a découvert que les cellules occupaient différentes places dans le spectre EMT, allant de l’expression de nombreux gènes épithéliaux à l’expression de nombreux gènes mésenchymateux. « Les cellules semblaient exister le extended d’un continuum d’états EMT », explique Simeonov.

Le profil génétique des cellules les moreover agressives a révélé de nombreuses correspondances avec des gènes associés au cancer humain, dont certains ont prédit une survie réduite. Les chercheurs ont également découvert que, dans un clone particulièrement agressif de la deuxième souris, une famille de gènes associée à des propriétés cancéreuses, telles que la migration cellulaire et la capacité d’entrer et de sortir des vaisseaux sanguins, était considérablement surexprimée par rapport aux autres clones.

« L’expression de cette famille de gènes a semblé se propager à travers des populations distinctes et améliorer la capacité de métastaser dans un processus potentiellement complémentaire à l’EMT », explique Simeonov.

Dans de futurs travaux, Simeonov, Lengner et leurs collègues espèrent approfondir leurs études sur le processus de métastase, tout en explorant de nouvelles voies pour l’application de cet outil de traçage de la lignée, comme l’examen du processus de développement, la biologie des cellules souches ou la régénération de tissu pulmonaire ou intestinal.

« Nous espérons que notre approche permettra d’explorer et de répondre à des concerns auparavant inaccessibles », a déclaré Simeonov.