Особенности профиля экспрессии генов 3D-сфероидов в сравнении с 2D-культурами клеток и тканевыми штаммами высокозлокачественных диффузных глиом

Одним из необходимых условий для поиска более успешных терапевтических подходов к лечению диффузных глиом является использование релевантных, доступных и легко воспроизводимых доклинических моделей. Исследован профиль экспрессии генов 3D-сфероидов по сравнению с 2D-культурами клеток и перевиваемыми тканевыми штаммами высокозлокачественных диффузных глиом. С помощью ПЦР-РВ оценивали экспрессию 10 генов ( Gfap , Cd44 , Pten , S100b , Vegfa , Hif1a , Sox2 , Melk , Gdnf и Mgmt ), играющих важную роль в прогрессировании глиом за счёт регулирования пролиферации опухолевых клеток, их адгезии, инвазии, пластичности, апоптоза, ДНК-репарации и привлечения опухоль-ассоциированных клеток. В 3D-сфероидах уровень экспрессии генов Gfap , Cd44 и Pten был ближе к таковому в тканевом штамме, экспрессия генов Hif1a и Sox2 не отличалась от таковой в 2D-культурах, уровень S100b и Vegfa был выше, чем в других моделях, а экспрессия Melk , Gdnf и Mgmt изменялась разнонаправленно. 3D-клеточная модель действительно ближе к моделируемой опухолевой ткани, чем 2D-культура, однако не является максимально релевантной, вероятно, вследствие слишком малых размеров, не позволяющих воспроизвести гипоксию, апоптотические и некротические процессы, происходящие в моделируемой опухолевой ткани.

Diffuse gliomas are the most common malignant neoplasms of the central nervous system. One of the prerequisites for finding more successful therapeutic approaches to their treatment is the use of relevant, accessible and easily reproducible preclinical models. The aim of this work was to study the gene expression profile of 3D spheroids in a comparison with 2D cell cultures and tissue strains of diffuse high-grade gliomas. Using RT-PCR, we evaluated the expression of Gfap , Cd44 , Pten , S100b , Vegfa , Hif1a , Sox2 , Melk , Gdnf , and Mgmt genes, which play an important role in the progression of gliomas by regulating tumor cell proliferation, adhesion, invasion, plasticity, apoptosis, DNA repair and recruitment of tumor-associated cells. Gene expression analysis showed that 3D spheroids are more similar to tumor tissue strains than to 2D cultures with regard to the expression levels of Gfap , Cd44 , and Pten , but Hif1a and Sox2 expression levels of 3D spheroids did not differ from those of 2D cell cultures, S100b and Vegfa expression levels of 3D spheroids was higher than in other models, and the expression levels of Melk , Gdnf , and Mgmt genes changed diversely. Thus, 3D spheroid model is indeed more closely mimic the tumor tissue than 2D cell culture, but still is not the most relevant, probably due to too small spheroid size, which do not allow to reproduce hypoxia, apoptotic and necrotic processes occurring in the tumor tissue.