В сентябре 2021 года наш Центр выиграл конкурс Министерства науки и высшего образования Российской Федерации на создание и развитие биоресурсной коллекции клеточных линий и первичных опухолей человека. Многие годы в Центре собирали образцы опухолей разных локализаций, которые тщательно и всесторонне изучали с целью выбора наилучшего пути лечения пациентов Центра. Собранные образцы опухолей помогали ученым Центра 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.
В итоге тысячи образцов оказались рассредоточены по разным институтам и лабораториям Центра, единого реестра образцов не существовало, а информация о них распространялась по принципу сарафанного радио. Такая ситуация не способствовала развитию научных исследований, необходимо было создать единый реестр всех биологических образцов центра, единый информационный ресурс и центр коллективного пользования. Министерство высшего образования и науки Российский Федерации поддержало ученых Центра в этом стремлении, и 28 сентября 2021 года было подписано Соглашение № 075-15-2021-1060 между Министерством и центром о выполнении проекта «Создание и развитие биоресурсной коллекции клеточных линий и первичных опухолей человека» под руководством директора НИИ экспериментальной диагностики и терапии опухолей Вячеслава Станиславовича Косорукова.
За 3 месяца, прошедших с начала проекта, в Центре создана новая лаборатория «Биоресурсная коллекция клеточных линий и первичных опухолей», для чего на базе НИИ ЭДиТО выделены помещения и закуплено оборудование: ламинарные шкафы для работы с образцами в стерильных условиях, СО2-инкубаторы для культивирования клеточных линий, криохранилище, а также другие приборы и расходные материалы. Для формирования научного коллектива новой лаборатории был объявлен открытый конкурс на замещение должностей научных сотрудников и руководителя.
Создание лаборатории – это всего лишь один из этапов решения основной задачи этого проекта: сделать образцы коллекции, а также информацию о них, доступными для отечественных и зарубежных ученых, наладить механизмы функционирования коллекции и её пополнения. В первую очередь следовало провести инвентаризацию всех имеющихся в различных подразделениях Центра образцов, что и было успешно выполнено. Всего в реестр внесено 10 664 образцов 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 (единицы хранения) клеточных линий и гибридомных клонов и более сотни единиц образцов перевиваемых штаммов и опухолей. 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.
Важной составляющей частью функционирования коллекции является анализ качества образцов, а также 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.
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 ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России, 17 перевиваемых опухолевых штаммов и 37 гибридомных клонов. Для гибридомных клонов дополнительно была проведена оценка их продуктивности и стабильности.
33 клеточные линии с наилучшими показателями качества выбраны для формирования первых 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.
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. Пытаясь предугадать будущее назначение клинических образцов, мы применили для каждого образца опухоли несколько вариантов подготовки. Из опухолевой ткани каждого больного 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 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. 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. Соисполнителем данного проекта является НИИ морфологии человека им академика 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 (мышиная эпендимома незрелого типа ЭПНТ5, крысиная анапластическая невринома НГУК-1, крысиная анапластическая астроцитома 10-17-2, мышиная олигодендроглиома 51/7, крысиная глиобластома С6).
Всего над выполнением первого этапа проекта работали сотрудники 8 научных и 2 клинических лабораторий, 7 клинических отделов ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России, а также сотрудники НИИ морфологии человека им. академика Авцына. Слаженная работа научного коллектива, в котором половина исследователей имеет ученые степени, а также вспомогательных подразделений, обеспечила успешное выполнение всех задач первого этапа проекта.
