Istraživači RUDN Laboratorije za biologiju pojedinačnih ćelija proučavali su mogućnosti sekvenciranja DNK na nivou pojedinačnih ćelija kod pacijenata sa retkim oblikom leukemije u detinjstvu. Studija je otkrila mehanizme klonske evolucije tumora i njegovu transformaciju u agresivniji oblik leukemije na nivou pojedinačnih subklonova. Takođe se pokazalo da se ova tehnologija može koristiti i kao veoma precizan alat za procenu odgovora bolesti na lečenje.
Rezultati će pomoći da se jednoćelijsko sekvenciranje koristi za dijagnozu i izbor terapije kod pacijenata sa ovom vrstom tumora. Rezultati su objavljeni u npj Sistems Biology and Applications.
Juvenilna mijelomonocitna leukemija (JMML) je redak oblik leukemije koji se razvija kod dece u prvim godinama života. Nastaje usled mutacija u RAS-signalnom putu u hematopoetskim matičnim ćelijama. Kao rezultat ovih mutacija, regulacija hematopoeze je poremećena, što dovodi do prekomernog formiranja jednih ćelija i nedostatka drugih.
Bez transplantacije donorskih matičnih ćelija (HSCT), takvi pacijenti — u većini slučajeva — razvijaju agresivne oblike leukemije koji praktično ne reaguju na terapiju ili umiru od komplikacija bolesti.
Da bi dijagnostikovali i procenili prognozu, lekari treba da znaju nukleotidnu sekvencu proučavanih gena i identifikuju mutacije u njima. Međutim, standardne metode sekvenciranja ne mogu uvek otkriti manje subpopulacije tumora, što može naknadno dovesti do progresije bolesti. Ovo ograničenje je zato što metode snopa daju prosečne indikatore i ne dozvoljavaju proučavanje karakteristika tumora na nivou pojedinačnih ćelija ili subpopulacija.
Naučnici sa Univerziteta RUDN izvestili su o dva slučaja korišćenja sekvenciranja jednoćelijske DNK kod pacijenata sa JMML.
„Metoda koju smo koristili nam je omogućila da saznamo uzrok progresije bolesti u terapiji kod dva pacijenta sa JMML. Ispostavilo se da je to uzrokovano pojavom novog tumorskog klona sa dodatnom mutacijom“, rekao je Egor Volčkov, staž. istraživač na RUDN istraživačkom institutu za molekularnu i ćelijsku medicinu.
„Pored toga, nakon HSCT-a, mogli smo da procenimo nivo himerizma, odnosno odnos ćelija donora i primaoca, što je bio osnov za imenovanje imunoterapije, što je omogućilo spasavanje jednog od pacijenata. Tako nešto. bilo bi praktično nemoguće korišćenjem standardnih metoda sekvenciranja, koje daju ‘prosečne’ indikatore, bez pozivanja na specifične ćelije.“
Sekvenciranje DNK pojedinačnih ćelija prenosi proučavanje genoma na ćelijski nivo. Uključuje izolaciju pojedinačnih ćelija u masnoj emulziji, DNK barkodiranje i razvoj biblioteke proučavanih mesta genoma. Naučnici su koristili ovaj metod za analizu krvi dva pacijenta sa JMML u različitim periodima bolesti. Patologija je otkrivena kod jednog pacijenta u dobi od tri godine, a kod drugog u periodu od mesec dana. U oba slučaja, JMML je doveo do akutne mijeloične leukemije.
Kada su dijagnostikovani, oba pacijenta su imala samo jednu „klasičnu“ mutaciju u signalnom putu RAS. Analiza materijala dobijenog tokom tranzicije IUMML-a u akutnu mijeloičnu leukemiju pokazala je prisustvo klonova sa dodatnim mutacijama, što je najverovatnije izazvalo progresiju bolesti. Tehnologija sekvenciranja DNK pojedinačnih ćelija takođe je omogućila naučnicima da izmere nivo himerizma posle HSCT, što je glavni pokazatelj efikasnosti transplantacije i osnova za propisivanje naknadne terapije.
„Sposobnost otkrivanja genetskih promena među hiljadama pojedinačnih ćelija omogućava nam da proučavamo mehanizme razvoja MML-a na fundamentalno novom nivou. Stečena znanja već omogućavaju promenu terapije kod takvih pacijenata i mogu postati ‘zlatni standard’ ‘ dijagnoze kod takvih pacijenata“, rekao je Volčkov.
