Протоковая аденокарцинома поджелудочной железы (PDAC) является одним из самых смертельных злокачественных новообразований, и ранняя диагностика остается сложной задачей из-за бессимптомного характера заболевания. У большинства пациентов с ОАПК диагноз ставится на поздней метастатической стадии, когда возможности лечения очень ограничены 1,2. В основном это связано с отсутствием надежных биомаркеров для ранних стадий, таких как те, которые могут быть легко обнаружены в виде белков, высвобождаемых в кровоток.
PDAC может распространяться очень рано во время его прогрессирования, и лучший прогноз связан с ранним выявлением рака, когда PDAC локализуется в поджелудочной железе3. Тем не менее, менее чем у десятой части пациентов с PDAC диагностируется благоприятный прогноз, позволяющий провести хирургическую резекцию. Тем не менее, те немногие, у которых есть операбельные опухоли, также склонны к рецидиву опухоли в течение 12месяцев.
За последние пятьдесят лет были достигнуты значительные улучшения в хирургических методах, уходе за пациентами и методах лечения 5,6. Тем не менее, 5-летняя выживаемость у пациентов с хирургически резецированным ППАК едва ли возросла до 17%. Тем не менее, это все еще лучше, чем у нерезецированных пациентов, которое осталось почти неизменным (0,9%)4,7. Химиотерапия является единственным альтернативным методом лечения PDAC. Тем не менее, этот вариант очень ограничен, так как подавляющее большинство пациентов с PDAC демонстрируют сильную резистентность к химиотерапевтическим препаратам, таким как гемцитабин 7,8. Другие препараты, такие как Эрлотиниб, доступны только для небольшой группы пациентов с PDAC со специфическими мутациями, большинство из которых демонстрируют резистентность к Эрлотинибу9. Неблагоприятные побочные эффекты, связанные с химиотерапией у большинства пациентов с PDAC, являются еще одним недостатком этого лечения10. В последнее время многообещающие стратегии показали, что ингибиторы контрольных точек иммунного ответа (ICI) и ингибиторы низкомолекулярных киназ (SMKI) могут быть эффективными в лечении PDAC, но устойчивый ответ на эти таргетные методы лечения остается ограниченным меньшинством пациентов11,12. В целом, открытие ранних биомаркеров, специфичных для PDAC, может проложить новые пути для ранней диагностики и лечения.
PDAC развивается из поражений-предшественников интраэпителиальных новообразований поджелудочной железы (PanIN), которые возникают в результате неинвазивной пролиферации эпителия протоков поджелудочной железы 13,14. В то время как образование PanIN инициируется онкогенными мутациями, такими как KRAS, для прогрессирования PDAC требуются дополнительные генетические и эпигенетические изменения. Было подсчитано, что прогрессирование PanIN через различные стадии в инвазивный PDAC занимает около 10 лет 13,15,16,17. Этот период времени дает прекрасную возможность извлечь выгоду из ранней диагностики PDAC. В связи с этим были проведены обширные исследования по созданию моделей опухолевого ксенотрансплантата на животных и органоидных культур для изучения прогрессирования PDAC 18,19,20,21. Эти модели были очень полезны для изучения инвазивных стадий PDAC, но не перехода от ранних фаз PanIN. Поэтому важно разработать экспериментальные модели, которые могут повторить раннюю прогрессию стадий PanIN, чтобы позволить обнаружить биомаркеры раннего обнаружения.
Перепрограммирование соматических клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) с использованием четырех транскрипционных факторов OCT4, SOX2, KLF4 и c-MYC (OSKM) проиллюстрировало степень клеточной пластичности22. Пластичность раковых клеток была хорошо задокументирована, и перепрограммирование раковых клеток человека в ИПСК было успешно использовано для восстановления клеток до их первоначального клеточного состояния, устраняя многие эпигенетические повреждения, которые накапливались во время прогрессирования рака 23,24,25,26,27,28,29. Таким образом, возможность использования этой стратегии перепрограммирования для манипулирования идентификацией раковых клеток представляет большие перспективы в лечении рака30,31. Действительно, ранее мы показали, что дифференциация ИПСК, полученных из PDAC, может повторить прогрессирование PDAC до ранних стадий PanIN32. Путем идентификации генов и путей, специфичных для ранних и промежуточных стадий PDAC, были идентифицированы биомаркеры-кандидаты, которые могут быть клинически использованы для ранней диагностики PDAC32,33. Тем не менее, биомаркеры, обнаруженные с помощью одной линии ИПСК, показали ограниченный охват у большинства пациентов с PDAC32. Трудности с получением линий ИПСК от других пациентов с ОАПК остановили возможность обнаружения более надежных биомаркеров. Это связано со многими техническими факторами, в том числе с гетерогенностью доставки OSKM, так как только небольшая часть первичных клеток PDAC человека содержала все четыре фактора и успешно реагировала на перепрограммирование. Здесь представлен подробный протокол перепрограммирования первичных клеток PDAC с использованием более эффективной и последовательной двойной лентивирусной доставки OSKM.