Синдром Беквита-Видемана (BWS) — это заболевание с предрасположенностью к раку, вызванное эпигенетическими изменениями в хромосоме 11p15, которое увеличивает риск развития гепатобластомы в раннем детском возрасте. Интеграция мультиомного анализа пациентских образцов с моделью мультиклеточных печеночных органоидов из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) впервые позволила изучить молекулярные программы ранней опухолевой трансформации при BWS-ассоциированной гепатобластоме.
Основные результаты:
- BWS-органоиды демонстрировали ≥1.5-кратное повышение экспрессии эмбрионального маркера GPC3 (P < 0.05) по сравнению с изогенным контролем
- Выявлена координированная активация генов LAMB1, COL4A1, COL4A2, ITGA1 и ITGB1 (все ≥1.5-кратно, P < 0.05), что отражает активацию оси коллаген IV-интегрин
- Траекторный анализ пациентских тканей идентифицировал переходную популяцию гепатоцитов с промежуточным транскриптомным и эпигеномным состоянием между нормальными гепатоцитами и гепатобластомой
Исследование объединило ранее опубликованные данные snRNA-seq и snATAC-seq от 4 пациентов с BWS-ассоциированной гепатобластомой и 3 пациентов с не-BWS гепатобластомой с анализом мультиклеточных органоидов печени из пациент-специфичных iPSC и их изогенных контролей. Органоиды содержали гепатоциты, холангиоциты, звездчатые клетки печени и эндотелиальные клетки.
Траекторный анализ проводился с использованием алгоритма Slingshot, инференция лиганд-рецепторных взаимодействий — с помощью CellChat. Экспрессия ключевых генов количественно оценивалась методом qPCR на ≥2 независимых дифференцировках для каждой линии (n=50 органоидов на условие). Статистический анализ проводился с использованием двустороннего t-критерия с FDR-коррекцией.
Мультиомный анализ показал, что BWS-ассоциированные гепатобластомы характеризуются доминированием эмбриональной транскрипционной программы и клеточной гетерогенностью. Траекторный анализ идентифицировал специфическую переходную популяцию гепатоцитов в BWS-печени с промежуточными транскриптомными и эпигеномными состояниями, обогащенную сигнальными путями взаимодействия ECM-рецепторов и щелевых контактов — признак преднеопластического состояния.
Лиганд-рецепторный анализ выявил усиленную передачу сигналов коллагена IV типа между звездчатыми клетками, эндотелием и гепатоцитами, что поддерживает формирование эмбриональной ниши внеклеточного матрикса на ранних этапах опухолевого генеза.
Мультиклеточные BWS iPSC-печеночные органоиды успешно воспроизвели эти молекулярные особенности, подтверждая активацию оси коллаген IV-интегрин, наблюдаемую в пациентских тканях.
Результаты поддерживают модель, согласно которой , сопряженное с ремоделированием внеклеточного матрикса, обогащенного коллагеном IV, что формирует нишу, разрешающую опухолевую инициацию.