ВЫЯВЛЕНИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ В ЗОНЕ ИНФИЛЬТРАЦИИ АНАПЛАСТИЧЕСКИХ ГЛИАЛЬНЫХ ОПУХОЛЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 543.51

ВЫЯВЛЕНИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ В ЗОНЕ ИНФИЛЬТРАЦИИ АНАПЛАСТИЧЕСКИХ ГЛИАЛЬНЫХ ОПУХОЛЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА

DOI

Пеков С. И.1'2'3, Сорокин А. А.2, Деркач М. М.2, Елиферов В. А.2, Попов И. А.23

1 Сколковский институт науки и технологии, Москва, Россия,

2 Московский физико-технический институт, Москва, Россия,

3 Сибирский государственный медицинский университет, Томск, Россия. e-mail: stanislav.pekov@forwe.ru

Аннотация. Масс-спектрометрическая визуализация является критически важной технологией, позволяющей анализировать образцы высокогетерогенных тканей, получаемых из зоны инфильтрации глиальной опухоли, и получать метаболический портрет клеток различных типов внутри одного образца.

Ключевые слова: масс-спектрометрия, глиома, молекулярное профилирование, липидный метаболизм.

Существенную роль в процессе инфильтрации опухолевых клеток в процессе их инфильтрации играют изменения метаболизма, отличающие опухолевую клетку от здоровой. Хотя общие мотивы этих изменений, получившие название эффекта Варбурга, хорошо известны, большая часть исследований проводиться использованием клеточных культур, либо модельных животных. Такой подход не позволит исследовать реальный метаболический и липидный профиль опухолей, растущих в физиологическом окружении и отличающихся широкой генетической вариабельностью, характеризующей опухоли человека. В свою очередь, анализ клинического материала позволяет получать данные о метаболическом портрете опухолевых тканей с учетом их естественной биологической вариабельности. Однако, для анализа большого объема разнообразных данных требуется разработка высокопроизводительных методов исследования образца, что становится возможным, в частности,

с применением подходов прямой масс-спектрометрии. В данной работе рассматривается совместное применение различных масс-спектрометрических подходов к задаче исследования трансформации липидного состава клеточных мембран в зоне инфильтрации на границе глиальных опухолей человека.

В работе проводилось исследование образцов опухолевых тканей, иссеченных в процессе планового нейрохирургического вмешательства по резекции глиальных опухолей III и IV степеней злокачественности в НМИЦ нейрохирургии им. ак. Н. Н. Бурденко. Образцы тканей подвергались высокопроизводительному молекулярному профилированию с использованием метода прямой масс-спектрометрии ICE-MS, пространственно-разрешенной масс-спектрометрической визуализации, а также анализировались с использованием тандемной жидкостной хромато-масс-спектро-метрии. Полученные данные обрабатывались при помощи ряда математических моделей, включая построенные с использование методов интерпретируемого машинного обучения с целью выявления молекулярных сигнатур, характеризующих изменения в липидном составе глиальных опухолей.

Полученные результаты показывают, что в процессе малигни-зации в тканях снижается содержание полиненасыщенных фосфа-тидилхолинов. Кроме того, обнаруживается снижение содержания полностью насыщенных фосфатидилхолинов и одновременное снижение доли фосфатидилэтаноламинов. Фосфолипиды, содержание которых значимо увеличивается в процессе малигнизации, представлены моно- и диненасыщенными липидами с относительно короткими жирнокислотными остатками, что подтверждает и расширяет предположения об изменении липидного метаболизма в процессе роста и развития глиальных опухолей, выявляемые при анализе клеточных культур. Наблюдаемые отличия оказываются связаны как непосредственно с сокращением поступления полиненасыщенных жирных кислот, так и с перераспределением доступных жирных кислот между фосфолипидами и триглицеридами в целях обеспечения опухолевых клеток энергией посредством бета-окисления липидов. Изучение пространственного распределения различных липидных маркеров позволяет глубже понять метаболические процессы, происходящие в процессе инфильтрации опухоли в окружающие ткани.

Исследование выполнено за счёт средств гранта Российского научного фонда (проект № 23—69—10035).

METABOLIC ALTERATIONS DISCOVERY WITHIN ANAPLSTIC GLIAL TUMORS INFILTRATION REGIONS

Pekov S. I. 1<2<3, Sorokin A. A. 2, Derkach M. M. 2, Eliferov V. A. 2, Popov I. A. 23

1 Skolkovo Institute of Science and Technology, Moscow, Russia,

2 Moscow Institute of Physics and Technology, Moscow, Russia,

3 Siberian State Medical University, Tomsk, Russia.

Annotation. Mass spectrometry imaging is a crucial technology for investigating samples of highly heterogeneous tissues from the infiltration regions of glial tumors, which allows for determining the metabolic portrait of cells of various types within a single sample.

Key words: mass spectrometry, glioma, molecular profiling, lipid metabolism