Транскриптомічне профілювання окремих клітин виявляє клітинну гетерогенність та ідентифікує нові терапевтичні мішені при остеосаркомі

Остеосаркома є найпоширенішою первинною злоякісною пухлиною кісток, яка переважно уражає дітей та підлітків. Водночас прогноз при метастатичному перебігу захворювання залишається несприятливим. Розуміння клітинної складності мікросередовища пухлини має важливе значення для розробки цільових терапевтичних стратегій.

У дослідженні провели комплексний аналіз одноклітинного секвенування РНК на зразку тканини остеосаркоми з використанням стандартного біоінформатичного робочого процесу. Після контролю якості клітини відфільтрували за критеріями 200–6000 генів на клітину та <15 % мітохондріальних зчитувань. Для подальшого аналізу застосували методи зменшення розмірності та неконтрольоване кластеризування, що дозволило виявити сім різних клітинних кластерів.

Аналіз диференціальної експресії з використанням статистичного рангового тесту, критерію |log₂FC| > 0,25 та скоригованого p < 0,05 дозволив ідентифікувати маркери, специфічні для окремих кластерів. Подальший аналіз функціонального збагачення та сигнальних шляхів виявив біологічні програми, пов’язані з мікросередовищем остеосаркоми. Для подальшої валідації відібрали чотири гени-кандидати: F11, ACRP2, LEPR та POSTN. Їх оцінювали за допомогою кількісної ПЛР у реальному часі на рівні мРНК та імуноферментного аналізу на рівні білка у клітинах остеосаркоми порівняно з нормальними остеобластами.

Основні результати

Транскриптомне профілювання на рівні окремих клітин дозволило ідентифікувати сім клітинних кластерів у мікросередовищі остеосаркоми. До них належали макрофаги — кластер 0, 28,0 %, остеобласти — кластер 1, 24,2 %, фібробласти — кластер 2, 14,7 %, клітини, що проліферують — кластер 3, 12,3 %, остеокласти — кластер 4, 11,6 %, моноцити — кластер 5, 6,3 %, та Т-клітини — кластер 6, 2,9 %.

Функціональний аналіз збагачення виділив активацію сигнального шляху PI3K-Akt, фокальну адгезію та організацію позаклітинного матриксу як основні шляхи. Валідація методом кількісної ПЛР у реальному часі на рівні мРНК показала, що експресія F11 була значно знижена: 0,31 ± 0,04 проти 1,00 ± 0,07, зниження на 69 %, p < 0,001. Водночас експресія ACRP2 була підвищена у 2,87 ± 0,33 раза, LEPR — у 4,52 ± 0,48 раза, а POSTN — у 6,23 ± 0,57 раза; для всіх показників p < 0,001.

Валідація імуноферментним методом на рівні білків підтвердила ці тенденції. Рівень білка F11 знизився на 65 %: 0,35 ± 0,05 проти 1,00 ± 0,08, p < 0,001. Рівні білків ACRP2, LEPR та POSTN підвищилися відповідно у 2,64 ± 0,29 раза, 4,18 ± 0,44 раза та 5,89 ± 0,53 раза; для всіх показників p < 0,001. Серед чотирьох кандидатів POSTNпродемонстрував найвираженіші зміни як на рівні мРНК, так і на рівні білка, що свідчить про його можливу участь у ремоделюванні матриксу остеосаркоми.

Дослідження надало транскриптомний атлас мікросередовища остеосаркоми на рівні окремих клітин і виявило значну клітинну гетерогенність. Гени з диференційованою експресією F11, ACRP2, LEPR та POSTN розглядаються як потенційні біомаркери, які потребують подальшого дослідження щодо їхньої можливої ролі в біології остеосаркоми та як імовірних терапевтичних мішеней.

ДЖЕРЕЛО: pubmed

На платформі Accemedin багато цікавого! Аби не пропустити — підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.