Рабдомиосаркома (РМС) — наиболее частая саркома мягких тканей у детей. Альвеолярная рабдомиосаркома (ARMS) характеризуется неблагоприятным прогнозом и ассоциирована с транслокациями t(2;13)(q35;q14) или t(1;13)(p36;q14), приводящими к образованию онкослияний PAX3::FOXO1 (P3F) и PAX7::FOXO1 (P7F) соответственно. Существующие in vivo модели не воспроизводят адекватно человеческую болезнь и осложнены формированием других типов опухолей.

Исследователи разработали модельную систему ARMS на основе TP53-нулевых индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека (iPSCs). Принудительная экспрессия P3F в процессе направленной дифференцировки в эндотелиальные клетки перепрограммировала клетки в скелетно-мышечноподобные, формирующие ARMS-опухоли у мышей. Поскольку iPSC-производная ARMS (iARMS) не происходит из скелетно-мышечных предшественников, модель позволяет выявить принципиальные компоненты, необходимые для установления ARMS-фенотипа.

Для выяснения механизма P3F-индуцированной инициации опухоли использовали CUT&RUN для определения связывания P3F и H3K27ac (ландшафт энхансеров), а также RNA-seq для оценки изменений генной экспрессии в контрольных точках трансформации. Данные показали, что детерминация ARMS-фенотипа происходит в течение двух дней после экспрессии P3F и закрепляется на протяжении всего временного курса.

P3F устанавливал новый ландшафт энхансеров, приводящий к ранней экспрессии одного миогенного и нескольких нейрональных транскрипционных факторов. Одноклеточное мульти-омное профилирование подтвердило раннюю детерминацию фенотипа и выявило гетерогенную экспрессию ключевых транскрипционных факторов: миогенные и нейрональные факторы не обязательно экспрессировались в одних и тех же клетках. Для определения необходимости каждого транскрипционного фактора для P3F-опосредованной ARMS-трансформации были созданы нокаутные iPSC-линии.

Система iARMS была усовершенствована введением доксициклин-индуцируемого, слитого с дегроном P3F-FKBP12F36V (ddP3F клетки), обеспечивающего временной контроль над экспрессией P3F. Удаление доксициклина и деградация P3F не снижали значительно жизнеспособность или пролиферацию, но уменьшали способность ddP3F-клеток к миогенной дифференцировке.

P3F-негативные ddP3F-клетки продолжали пролиферировать более 20 пассажей и сохраняли способность к формированию фокусов. Транскрипционный анализ показал, что ARMS-клеточные состояния оставались стабильными после потери P3F. Эти данные указывают, что P3F необходим для инициации ARMS-фенотипа, но не для его поддержания.

Модель на основе человеческих iPSC выявила механизмы P3F-опосредованного установления ARMS-клеточного состояния, предоставляет платформу для препарирования специфических зависимостей, необходимых для ARMS-фенотипа, и обнаружила P3F-независимое поддержание ARMS-клеточной судьбы.

Авторы подчеркивают: до начала ресурсоёмких усилий по терапевтическому таргетированию онкослияния P3F необходимо строгое исследование ролей P3F в индукции, поддержании и рецидивировании FP-RMS. Выявление P3F-независимого поддержания опухолевого фенотипа может иметь критическое значение для разработки эффективных терапевтических стратегий.