Предыдущие работы показали, что базальноподобный рак молочной железы может происходить из люминальных прогениторов, что указывает на несоответствие между гистологической классификацией опухоли и её клеточным происхождением. Недавно на генетически модифицированных моделях было продемонстрировано, что базальноподобные и claudin-low опухоли молочной железы — два наиболее частых подтипа трижды негативного рака молочной железы (ТНРМЖ) — могут возникать из трансформированных люминальных эпителиальных клеток.
Основная цель данного исследования — определить на одноклеточном уровне самые ранние молекулярные изменения, связанные с неопластической трансформацией, до формирования опухоли молочной железы.
Из мышей MMTV-Flp FSF-KrasG12D Rosa26FSF-GFP и контрольных животных без мутантного KRAS методом флуоресцентной сортировки клеток (FACS) были выделены GFP-меченые эпителиальные клетки молочной железы. Проведено одноклеточное секвенирование транскриптома методом particle-templated instant partition sequencing (PIP-seq).
После иерархической кластеризации одноклеточных транскриптомов, дифференциального анализа экспрессии генов и анализа генных онтологий, для реконструкции траекторий дифференцировки люминальных эпителиальных клеток использованы алгоритмы Slingshot, TSCAN и Monocle3.
На основании одноклеточных транскриптомов GFP-экспрессирующие эпителиальные клетки молочной железы были преимущественно люминального типа и распределились по 11 транскрипционно различным клеточным состояниям, организованным в шесть функциональных групп.
Наиболее значимой находкой стало индуцированное мутантным KRAS новое онкогенно-пермиссивное состояние с уникальными молекулярными признаками, включающими:
- метаболическое репрограммирование, ассоциированное с раком,
- активацию онкогенных сигнальных путей,
- эпителиально-мезенхимальную клеточную пластичность.
Траекторный анализ позиционировал это KRAS-ассоциированное состояние вдоль пути дифференцировки альвеолярных прогениторов.
Полученные результаты дают новое понимание эпителиальных состояний, связанных с ранней неопластической трансформацией, и идентифицируют сигнальные и метаболические программы, которые могут представлять кандидатные мишени для профилактики рака.