Функциональный портрет иммунных клеток как фактор эффективности химиотерапии рака молочной железы

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-75-10128

НазваниеФункциональный портрет иммунных клеток как фактор эффективности химиотерапии рака молочной железы

Руководитель Геращенко Татьяна Сергеевна, Кандидат медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук" , Томская обл

Конкурс №71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-208 - Онкология

Ключевые слова Рак молочной железы, системный иммунитет, опухолевое микроокружение, эффективность химиотерапии, персонализированная терапия, биомаркеры, секвенирование единичных клеток, эксперименты ex vivo

Код ГРНТИ76.29.49

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Для раннего и местно-распространенного трипл-негативного рака молочной железы (ТНРМЖ) основным методом системного лечения является неоадъювантная химиотерапия (НАХТ), важнейшей целью которой является достижение полной морфологической регрессии (pCR), что значительно связано с увеличением показателей общей и безрецидивной выживаемости. К сожалению, показатели эффективности конвенциональной химиотерапии ТНРМЖ остаются не удовлетворительными, а доля pCR после НАХТ составляет лишь 30-40%. Поиск маркеров эффективности НАХТ при ТНРМЖ является актуальной задачей, решение которой необходимо для определения тактики лечения и персонификации терапевтического подхода. Иммунная система рассматривается как непосредственный участник патогенеза злокачественных новообразований, в том числе и рака молочной железы (РМЖ). Трипл-негативный подтип РМЖ является высоко иммуногенным и отличается от остальных подтипов РМЖ преобладанием компонентов микроокружения над опухолевыми клетками. Компоненты системного иммунитета также вовлекаются в патогенез РМЖ и взаимодействуют с элементами опухолевого микроокружения на этапе формирования опухоли и ответа на химиотерапевтическое лечение. Вовлечение клеток иммунной системы в реализацию эффектов конвенциональных препаратов, применяемых при терапии ТНРМЖ доказано рядом исследований. Предоперационная (неоадъювантная) химиотерапия является оптимальной моделью для изучения взаимодействия компонентов иммунной системы и цитостатического лечения in vivo у онкологических пациентов. В настоящем проекте будут исследованы механизмы вовлечения клеток иммунной системы в ответ на действие НАХТ в совокупности с поиском информативных индивидуальных маркеров – предикторов эффективности терапии. Будет проведено исследование функциональных изменений системного и локального иммунитета при ТНРМЖ в ходе НАХТ. Профилирование иммунных клеток крови и опухолевого микроокружения в динамике химиотерапевтического воздействия позволит оценить изменение популяционного состава и функциональных характеристик иммунных клеток, что послужит основой для поиска популяций и их маркеров, ассоциированных с эффективностью НАХТ. На основании валидации экспрессионных данных на независимой выборке в крови и микроокружении опухоли будет разработана панель белковых маркеров популяций иммунных клеток, ассоциированных с эффективностью НАХТ. Кроме того, проект предполагает решение фундаментальных задач по изучению пространственного расположения иммунных клеток, ассоциированных с эффективностью НАХТ пациенток с ТНРМЖ в опухолевой ткани, а также молекулярных механизмов вовлечения клеток иммунной системы в реализацию эффекта НАХТ. Полученные результаты могут послужить основой для создания персонифицированной программы для выбора наиболее эффективной тактики лечения для женщин с ТНРМЖ.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. А.А. Фролова, Т.С. Геращенко, М.Р. Патышева, О.Д. Брагина, Н.В. Чердынцева Изменение субпопуляционного состава мононуклеаров в динамике химиотерапии трижды негативного рака молочной железы IX Международная конференция молодых ученых: вирусологов, биотехнологов, биофизиков, молекулярных биологов и биоинформатиков — 2022: Cб. тез. / АНО «Иннов. центр Кольцово». — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2022., IX Международная конференция молодых ученых: вирусологов, биотехнологов, биофизиков, молекулярных биологов и биоинформатиков — 2022: Cб. тез. / АНО «Иннов. центр Кольцово». — Новосибирск, 27-20 сентября, 2022. – С. 686. (год публикации - 2022)

2. Геращенко Т.С., Патышева М.Р., Фролова А.А., Федоров А.А., Ямщиков П.C., Гарбуков Е.Ю., Брагина О.Д., Денисов Е.В. Динамика популяционного состава иммунных клеток в крови и опухоли молочной железы в процессе химиотерапии Успехи молекулярной онкологии, Т. 9, № 4: Приложение. С. 33-34. (год публикации - 2022)

3. Фролова А.А., Геращенко Т.С., Патышева М.Р., Федоров А.А., Цыганов М.М., Бокова У.А., Брагина О.Д., Вострикова М.А., Гарбуков Е.Ю., Чердынцева Н.В. Подготовка клеточной суспензии из опухолевого материала для проведения секвенирования единичных клеток Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, № 4., Т. 175, С.523-528 (год публикации - 2022)
10.47056/0365-9615-2023-175-4-523-528

4. Патышева М.Р., Фролова А.А., Брагина О.Д., Федоров А.A., Вострикова М.С., Гарбуков Е.Ю., Ямщиков П.С., М. Вашнитиш, Чердынцева Н.В., Геращенко Т.С. Blood mononuclear cells molecular landscape associated with progression on neoadjuvant chemotherapy in a triple-negative breast cancer patient Siberian Journal of Oncology (год публикации - 2023)

5. Геращенко Т.С., Патышева М.Р., Фролова А.А., Федоров А.А., Ямщиков П.С., Вашитш М., Брагина О.Д., Гарбуков Е.Ю., Чердынцева Н.В. Transcriptome changes of immune cells across chemotherapy of triple-negative breast cancer Annals of Oncology, Vol. 34, Suppl. 2, P. S214 (год публикации - 2023)
10.1016/j.annonc.2023.09.1592

6. Фролова А.А., Геращенко Т.С., Патышева М.Р., Федоров А.А., Коробейников В.Ю., Гарбуков Е.Ю., Брагина О.Д., Чердынцева Н.В. Single cell transcriptomics of the immune cells during chemotherapy in triple-negative breast cancer patients. Annals of Oncology, Vol.34, Suppl. 2, P. S194 (год публикации - 2023)
10.1016/j.annonc.2023.09.1527

7. Фролова А.А., Патышева М.Р., Федоров А.А., Вострикова М.А., Брагина О.Д., Коробейников В.Ю., Геращенко Т.С., Чердынцева Н.В. Профилирование иммунных клеток крови больных раком молочной железы в условиях химиотерапии Сборник тезисов X Международной конференции молодых ученых: биоинформатиков, биотехнологов, биофизиков, вирусологов и молекулярных биологов — 2023, X Международная конференция молодых ученых: биоинформатиков, биотехнологов, биофизиков, вирусологов и молекулярных биологов — 2023: сборник тезисов / АНО «Инновационный центр Кольцово». — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2023. — С. 754-755. (год публикации - 2023)
10.25205/978-5-4437-1526-1-384

8. Вашитш М., Ямщиков П.С., Патышева М.Р., Фролова А.А., Федоров А.А., Геращенко Т.С. Scrnaseq analysis for determining the dynamics of immune cell populations in blood and tumor tissue of breast cancer patients during chemotherapy. Сборник тезисов конференции «Вычислительная биология и искусственный интеллект для персонализи- рованной медицины» (, Сборник тезисов конференции «Информационные технологии для персонализированной медицины» с блоком летней школы для молодых ученых, 9–11 августа 2023 года, г. Москва (год публикации - 2023)
10.14341/CBAI-2023-1

9. Т.С. Геращенко, М.Р. Патышева, А.А. Фролова, А.П. Филатова, М.А. Вострикова, О.Д. Брагина, А.А. Федоров, П.С. Ямщиков, Е.В. Денисов Chemotherapy-induced developmental trajectories of monocytes in breast cancer Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: медицина (год публикации - 2024)

10. М.Р. Патышева, Т.С. Геращенко, А.А. Фролова, П.С. Ямщиков, О.Д. Брагина, М.А. Вострикова, О.Д. Брагина, Е.Ю. Гарбуков, Н.В. Чердынцева IMMUNE CELLS TRANSCRIPTIONAL LANDSCAPE ASSOCIATED WITH TRIPLE-NEGATIVE BREAST CANCER RESISTANCE TO NEOADJUVANT CHEMOTHERAPY REVEALED BY SINGLE-CELL RNA-SEQ Global Breast Cancer Conference, Abstract book of Global Breast Cancer Conference 2024 in conjunction with IERBS, 2024, p.246 (год публикации - 2024)

11. Т.С. Геращенко, А.А. Фролова, М.Р. Патышева, А.А. Федоров, М.Н. Стахеева, Е.В. Денисов, Н.В. Чердынцева Breast cancer immune landscape: interplay between systemic and local immunity Advanced Biology (год публикации - 2024)
10.1002/adbi.202400140

12. М.Р. Патышева, А.А. Федоренко, А.А. Хозяинова, Е.В. Денисов, Т.С. Геращенко Immune evasion in cancer metastasis: an unappreciated role of monocytes Cancers, Cancers 2025, 17(10), 1638; (год публикации - 2025)
https://doi.org/10.3390/cancers17101638

13. Федоренко А.А., Патышева М.Р., Филатова А.П., Федоров А.А., Вострикова М.А., Геращенко Т.С. Состояние Т-клеточного звена иммунной системы как предиктивный фактор эффективности химиотерапии рака молочной железы УСПЕХИ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ОНКОЛОГИИ, Успехи молекулярной онкологии. 2024. Том 11. № 4. Приложение. 1–144. (год публикации - 2024)

14. Геращенко Т.С., Фролова А.А., Патышева М.Р., Федоров А.А., Коробейников В.Ю., Ямщиков П.С., Гарбуков Е.Ю., Брагина О.Д., Вострикова М.А., Чердынцева Н.В. Особенности противоопухолевого иммунного ответа, определяющие эффективность химиотерапии пациенток с трижды негативным раком молочной железы Евразийский онкологический журнал, Евразийский онкологический журнал. – 2024. – Том 12, № 2, Прил. – С.636. (год публикации - 2024)

15. Геращенко Т. С., Фролова А. А., Патышева М. Р., Федоров А. А., Филатова А. П., Ямщиков П. С., Чердынцева Н. В. Транкриптомика единичных клеток как метод изучения функционального состояния иммунной системы больных раком молочной железы в ходе химиотерапии Издательский дом «Петрополис», Восьмой Съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров, посвященный 300 летию российской науки и высшей школы: международный конгресс. – СПБ: Издательский дом «Петрополис», 2024. – С. 96. (год публикации - 2024)

16. Фролова А.А., Геращенко Т.С., Патышева М.Р., Федоров А.А., Стахеева М.Н., Чердынцева Н.В. Химиотерапия как фактор, модулирующий состояние иммунной системы при трижды негативном раке молочной железы Евразийский онкологический журнал, Евразийский онкологический журнал. – 2024. – Том 12, № 2, Прил. – С.907. (год публикации - 2024)

17. Федоренко А.А., Патышева М.Р., Федоров А.А., Стахеева М.Н., Чердынцева Н.В., Геращенко Т.С. Множественные аспекты влияния противоопухолевой химиотерапии на иммунный ответ Успехи молекулярной онкологии (год публикации - 2025)

18. А.А. Федоров, А.А. Федоренко, М.Р. Патышева, Т.С. Геращенко Типирование клеток адаптивного иммунитета: маркеры популяций и их функциональное значение Вестнике РУДН. Серия: Медицина (год публикации - 2025)

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В течение третьего года было определено функциональное значение популяций клеток иммунной системы, ассоциированных с эффективностью НАХТ при ТНРМЖ, и оценен их вклад в реализацию эффектов химиотерапии (ХТ) при ТНРМЖ в условиях in vitro. Для этого были проведены культуральные тесты в системе in vitro. Из крови здоровых доноров (n = 6) и больных ТНРМЖ (n = 6) с помощью магнитной сортировки были выделены классические (CD45+CD11b+CD14+CD16-) и неклассические моноциты (CD45+CD11b+CD16+CD14-), эффекторные популяции Т-киллерных (CD3+CD8+СD45RO-СD45RA+) и Т-хелперных (CD3+CD4+СD45RO-СD45RA+) клеток. На клеточных популяциях здоровых доноров и больных ТНРМЖ была проведена оценка миграции моноцитов и лимфоцитов путем добавления хемоаттрактантов: MCP-1/CCL2 и SDF-1/CXCL12, оценка эндоцитоза моноцитов с помощью добавления липопротеинов низкой плотности DiI Ox-LD, оценка способности Т-лимфоцитов (CD8+ отдельно и совместно с CD4+) к уничтожению опухолевых клеток путем их добавления к опухолевым клеткам линии MDA-MB-231, оценен уровень продукции цитокинов: IFN-γ, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, α-ФНО/ TNF-α, VEGF, МСР-1/ CCL2 иммунными клетками при культивировании в стандартных условиях и при добавлении доксорубицина и циклофосфамида. Кроме того, была разработана система нокдауна гена SPP1 с помощью малых интерферирующих РНК (siRNA), проведен нокдаун гена SPP1 в моноцитах/макрофагах, определена функциональная значимость гена SPP1 под влиянием цитокиновой стимуляции: LPS и IL-4 для индукции М1 и М2 поляризованных макрофагов как в интактных условиях, так и под воздействием химиотерапевтических препаратов. С помощью количественной ПЦР в режиме реального времени оценен уровень экспрессии генов провоспалительных цитокинов (TNFalpha, IL1beta, IL6), противовоспалительного цитокина IL10, матриксных металлопротеиназ (MMP2, MMP9), факторов роста и проангиогенных факторов (TGFbeta, VEGF), поверхностных маркеров (CD206, CD163), а также хемокинов (CCL2, CXCL8) и остеопонтин-1 (SPP1) в М0, М1 и М2 поляризованных макрофагах. По результатам выполнения работ в рамках задач 3 года проекта обнаружено, что лимфоциты и моноциты больных ТНРМЖ отличаются от клеток здоровых доноров по спектру функциональных изменений в ответ на ХТ. Воздействие ХТ на популяции Т-хелперов и Т-киллеров больных ТНРМЖ приводит к снижению продукции клетками IL-1β, IL-6, IL-8, INFγ, TNFα и VEGF, тогда как продукция IL-10 увеличивается в ответ на ХТ. В культуре классических моноцитов больных ТНРМЖ также наблюдается снижение продукции цитокинов: IL-1b, IL-10, а-ФНО, VEGF, MCP1. В неклассических моноцитах больных ТНРМЖ ХТ стимулирует продукцию IL-2 и IL-10. Лимфоциты и моноциты больных ТНРМЖ отличаются от клеток здоровых доноров значительно большей чувствительностью к воздействию ХТ за счет снижения их способности к миграции, эндоцитозу и уничтожению опухолевых клеток. В созданной нами модельной системе М0/М1/М2 макрофагов было изучено влияние нокдауна SPP1 c помощью специфичной siRNA. В культуре неполяризованных M0 и противоопухолевых M1 макрофагов нокдаун SPP1 приводил к повышению экспрессии генов провоспалительных цитокинов TNFα и IL1β и снижению факторов, связанных с опухолевым ростом CD206, CD163, ММР2, MMP9. В проопухолевых М2 макрофагах эффект нокдауна SPP1 отличался: повышалась экспрессия генов TNFα, IL-10 и TGFβ, IL1β не изменялась и снижалась экспрессия проопухолевых факторов, таких как VEGF, MCP-1, CD163 и MMP2. Внесение ХТ отменяет эффекты нокдауна SPP1 в проопухолевых М2 макрофагах: повышалась экспрессия VEGF, MCP-1, CD163 и MMP2 и снижалась экспрессия провоспалительных TNFα и IL1β. Таким образом, воздействие циклофосфамида и доскорубицина приводит к SPP1-зависимому изменению функциональной поляризации M2-подобных макрофагов, а сам макрофагальный SPP1 является фактором, ассоциированным с эффективностью ХТ.

Публикации