Переход от 2D к 3D in vitro модели плоскоклеточного рака носовой перегородки: изменение профиля экспрессии опухоль-ассоциированных генов в норме и после облучения нейтронами

Обоснование. Опухоли полости носа считаются одной из наиболее сложных локализаций с точки зрения дозиметрического планирования в лучевой терапии. Для моделирования этого типа плоскоклеточного рака наиболее доступна линия RPMI-2650, при этом опубликовано крайне мало работ по изучению биологических эффектов, вызванных облучением моделей на основе этих клеток.

Цель. Оценить изменение профиля экспрессии опухоль-ассоциированных генов при переходе от 2D к 3D модели плоскоклеточного рака носовой перегородки человека и сравнить ответ опухолевых клеток в составе моделей на однократное облучение нейтронами.

Материалы и методы. Фенотипическую характеристику клеток RPMI-2650 проводили с помощью иммуноцитохимического окрашивания. Формирование 3D сфероидов проводили в культуральной посуде с ультранизкой адгезией. Для облучения 2D и 3D моделей использовали генератор нейтронов НГ-14. Оценку экспрессии опухоль-ассоциированных генов проводили методом ОТ-ПЦР-РВ.

Результаты. Клетки линии RPMI-2650 имели кератин17+ виментин+ фенотип, характерный для линий, выделенных из метастаза первичной опухоли. При переходе от 2D к 3D условиям культивирования относительная экспрессия генов KRT5, KRT7, KRT8, KRT18, KRT19, YAP1, HIF1A, PTEN, NOTCH1, TIMP1, MMP9, TP53, MKI67, CDKN2A и TGFBR1 значимо не изменялась. В то же время наблюдали подавление генов кератинов 17 и 10, а также повышение уровня экспрессии генов CDH1, CD44, VIM, TP63, PIK3CA, TGFB1, MMP2 и TIMP2. Через 24 часа после облучения нейтронами было выявлено повышение CDKN2A в 2D и 3D моделях, рост экспрессии KRT10 и TIMP1 только в сфероидах, а также рост TIMP2, TP63 и CD44 только в монослойной культуре. Экспрессия гена виментина возрастала в облученной 2D и снижалась в 3D опухолевой модели.

Заключение. Переход от 2D к 3D модели RPMI-2650 сопровождался снижением уровня генов, влияющих на устойчивость опухолевых клеток к иммуно- и радиотерапии, и одновременным повышением экспрессии генов, обеспечивающих прогрессирование, метастазирование и лекарственную устойчивость плоскоклеточного рака головы и шеи. Однократное облучение нейтронами монослойной культуры приводило к росту экспрессии генов, ассоциированных с неблагоприятным исходом заболевания, в то время как в 3D модели нейтроны вызывали более сложный ответ, включающий регулирование клеточного цикла, развитие фиброза и специфическую перестройку цитоскелета.