Рецидив рака молочной железы часто происходит после длительного латентного периода, в течение которого признаки рака отсутствуют, а метастазы могут не проявляться клинически в течение многих лет после удаления первичной опухоли и проведения адъювантной терапии. Вероятным объяснением этого явления является то, что опухолевые клетки заселяют метастатические очаги, обладают устойчивостью к традиционным методам терапии и остаются в состоянии покоя в течение длительного времени 1-4.
Ранее существование спящих раковых клеток в вторичных очагах описывалось как состояние покоя одиночных клеток, которые не пролиферируют и не подвергаются апоптозу 5-7. Более того, было показано, что эти одиночные клетки диссеминируют из первичной опухоли на ранней стадии прогрессирования заболевания 8-10 и находятся в состоянии остановки роста в костном мозге, крови и лимфатических узлах пациентов 1,4,11. Таким образом, понимание механизмов, регулирующих состояние покоя или переход в пролиферативное состояние, имеет решающее значение для поиска новых мишеней и методов вмешательства с целью предотвращения рецидива заболевания. Однако выяснение механизмов, регулирующих переход от покоя опухоли к метастатическому росту, было затруднено отсутствием доступных модельных систем.
in vivo и ex vivo модельные системы для изучения метастатического прогрессирования опухолевых клеток были описаны ранее 1,12-14. Однако эти модельные системы не позволили в режиме реального времени и с высокой пропускной способностью получить механистическое понимание того, что именно инициирует переход одиночных спящих опухолевых клеток к пролиферации, приводящей к метастатическому заболеванию. Недавно мы разработали трехмерную (3D) систему in vitro для моделирования характеристик роста in vivo клеток, которые проявляют либо спящее (D2.OR, MCF7, K7M2-AS.46), либо пролиферативное (D2A1, MDA-MB-231, K7M2) метастатическое поведение in vivo. Мы продемонстрировали, что опухолевые клетки, проявляющие состояние покоя in vivo в месте метастазирования, остаются квиесцентными при культивировании в трехмерном (3D) экстракте базальной мембраны (BME), тогда как клетки с высокой метастатической активностью in vivo легко пролиферируют в 3D-культуре после различных, но относительно коротких периодов квиесценции. Важно отметить, что, используя модельную систему 3D in vitro, мы впервые показали, что состав внеклеточного матрикса (ECM) играет важную роль в регуляции перехода спящих опухолевых клеток в пролиферативное состояние, и подтвердили это в исследованиях in vivo15-17. Таким образом, модельная система, описанная в данном отчете, представляет собой метод in vitro для моделирования дормантности опухоли и изучения перехода к пролиферативному росту, индуцированного микроокружением.