Erittäin tarkat syöpäsolujen 3D-kartat paljastavat kasvaimen kasvun salaisuudet

Erittäin tarkat syöpäsolujen 3D-kartat paljastavat kasvaimen kasvun salaisuudet

Yksityiskohtaiset kartat, jotka kuvaavat tarkasti solujen sijainnit kasvaimissa ja tutkivat kasvainten biologiaa, tarjoavat uusia näkemyksiä useiden syöpien – mukaan lukien rinta-, paksusuolen- ja haimasyövän – kehityksestä ja voivat tarjota vihjeitä mahdollisista hoidoista.

sisään 12 tutkimuksen sarja, julkaistiin 30. lokakuuta Nature-lehdessä, Human Tumor Atlas Networkin (HTAN) tutkijat analysoivat satoja tuhansia soluja ihmis- ja eläinkudoksesta. Jotkut tutkimukset kuvaavat Solujen 3D-kartat eli solukartat - kasvaimissa, kun taas toiset luovat "molekyylikelloja", jotka seuraavat syöpään johtavia solumuutoksia.

"Näiden uusien työkalujen soveltaminen syöpään antaa meille mahdollisuuden tarkastella sitä eri näkökulmasta", sanoo Ken Lau, laskennallinen solubiologi Vanderbilt University Medical Centeristä Nashvillessä, Tennesseen osavaltiossa, ja toinen kirjoittaja tutkimuksessa, joka dokumentoi solujen tapahtumien aikakulkua paksusuolen syövän kehittymisessä. 1. "Voimme itse asiassa nähdä asioita, joita emme voineet nähdä ennen."

Kasvainten kartoitus

Joissakin tutkimuksissa tutkijat loivat kartastoja, joiden avulla he pystyivät tutkimaan kasvaimia yksisolutasolla ja tutkimaan, kuinka syöpä kehittyy. Ryhmä analysoi solujen järjestystä 131 näytteessä kuudesta eri syöpätyypistä, mukaan lukien rinta-, paksusuolen-, haima- ja munuaiskasvaimet 2. Tutkijat havaitsivat, että saman kasvaimen eri alueet voivat reagoida lääkkeisiin eri tavalla. Ymmärtäminen, kuinka eri soluryhmät reagoivat hoitoihin, voisi auttaa kehittämään tehokkaampia hoitoja.

Muissa tutkimuksissa käytettiin 3D-kartoitusta paksusuolen polyyppien näytteiden tutkimiseen – suolen limakalvon epänormaaleja kasvaimia, joista voi tulla syöpä. He tunnistivat molekyylimuutoksia polyyppien soluissa, mukaan lukien DNA-yhteyksien katoaminen ja muutokset geenien aktiivisuudessa 3, samoin kuin muutokset immuunivasteessa, solujen kasvussa ja hormoniaineenvaihdunnassa 4, joka voi ilmaantua varhain ja aiheuttaa polyyppisolujen pahanlaatuistumisen.

Näihin muutoksiin kohdistuvat terapiat voivat tehostaa syövän hoitoa ja varhaisia ​​terveystoimenpiteitä, sanoo Ömer Yilmaz, kantasolubiologi Massachusetts Institute of Technologysta Cambridgessa. "Paras syövän hoito on ennaltaehkäisy. Ja jos voimme ymmärtää, kuinka erilaiset solupopulaatiot reagoivat ympäristöön ja ruokavalioon, miten tämä vaikuttaa kasvainten muodostumiseen ja miten eri kloonit vaikuttavat tähän prosessiin, tämä voisi johtaa parempiin ehkäisy- tai havaitsemismenetelmiin."

Näkemyksiä immuniteetista

Muut kartastot antavat vihjeitä siitä, miksi jotkut syövät ovat vaikeampia hoitaa kuin toiset. "Kasvaimet eivät koostu vain syöpäsoluista", sanoo Daniel Abravanel, lääkäri-tutkija Dana-Farber Cancer Institutesta Bostonissa, Massachusettsissa ja yksi rintasyöpätutkimuksen kirjoittajista. 5. Esimerkiksi immunoterapiat, jotka eivät kohdistu suoraan syöpäsoluihin, mutta tukea immuunijärjestelmää niiden poistamiseksi, vähemmän tehokas rintasyöpää vastaan ​​kuin muut syövät, hän lisää.

Selvittääkseen miksi Abravanel ja hänen kollegansa loivat 3D-kasvainkartan, jossa oli kymmeniä näytteitä 60 ihmiseltä, joilla oli aggressiivisia rintasyöpämuotoja. He tarkastelivat immuunisolujen jakautumista ja havaitsivat, että tietyntyyppiset immuunisolut olivat yleisempiä tietyissä kasvaimissa, erityisesti ihmisillä, jotka olivat saaneet immunoterapiaa.

Kolmella ihmisellä samasta kasvaimesta 70–220 päivän välein otetut biopsiat osoittivat eroja T-soluina ja makrofageina tunnettujen immuunisolujen määrissä. Kahdessa tapauksessa näiden solujen määrä oli vähentynyt ajan myötä, kun taas kolmannessa tapauksessa se oli lisääntynyt.

"Tämä todella osoittaa, kuinka dynaaminen immunologinen mikroympäristö on, ja saattaa selittää, miksi yritykset karakterisoida kasvaimia ja ennustaa vasteita immuunitarkastuspistehoitoihin biopsian perusteella yhdellä kertaa ovat tuottaneet epäjohdonmukaisia ​​tuloksia", sanoo Brian Lehmann, rintasyöpätutkija, joka on erikoistunut genomiikkaan Vanderbilt-Ingram Cancer Centerissä Nashvillessä, Tennesseen osavaltiossa.

Toisessa tutkimuksessa tutkijat havaitsivat, että jotkin rintasyövän aggressiiviset alatyypit sisälsivät enemmän immuunisoluja kuin toiset ja näyttivät "mykistyneen" ajan myötä. 6. Nämä solut ilmensivät CTLA4-nimistä proteiinia, joka rajoittaa niiden kykyä reagoida kasvaimiin. CTLA4:ään kohdistuvat hoidot ovat osoittaneet lupaavia tuloksia melanooman ja keuhkosyövän hoidossa. "Tämä avaa lisämahdollisuuksia tämän hoidon käytölle rintasyöpien osaryhmässä", Lehmann sanoo.

CRISPR kello

Muut kokeet osoittavat, kuinka soluista tulee syöpäsoluja. Kolorektaalisyöpätutkimuksessa Lau ja hänen kollegansa kehittivät "molekyylikellon" seuratakseen, kuinka normaalit solut alkavat lisääntyä hallitsemattomasti suolistossa. 1. He käyttivät yksisoluanalyysiä ja geeninmuokkaustyökalua (CRISPR) luodakseen mutaatioita kunkin solun DNA:han. Nämä mutaatiot toimivat aikaleimoina, jotka dokumentoivat kunkin solun muutosten ja jakautumisen kulun.

Lau ja hänen tiiminsä sovelsivat tätä lähestymistapaa 418 ihmisen paksusuolenpolyyppiin ja havaitsivat, että jopa 30 % polyypeistä oli peräisin useista solutyypeistä yhden solun sijaan. 60 %:ssa polyypeistä yksi soluryhmä alkoi "ohittaa" muita polyypin kasvaessa, mikä johti kasvaimen muodostumiseen. Kaksi samanlaista tutkimusta hiirillä 7, 8, mukaan lukien 260 922 yksittäisen solun analyysi 112 suolistokudosnäytteestä, osoitti myös, että soluseos käynnistää kollektiivisesti kolorektaalisia kasvaimia.

Nämä tulokset haastavat aiemman ajattelun, jonka mukaan paksusuolen syöpä syntyy suoliston limakalvon yksittäisistä, säätelemättömistä soluista ja voi avata uusia mahdollisuuksia varhaiselle diagnoosille ja interventiolle.

"Ihmiset käyttävät kokoa [esisyöpäkasvaimien] riskin arvioimiseksi. Mitä suurempi kasvain, sitä suurempi riski", Lau sanoo. Mutta molekyylikello ja muut analyysit osoittavat, että "saattaa olla muita biomarkkereita, joihin liittyy genetiikka ja evoluutio".

1. Islam, M. et ai. Luonto https://doi.org/10.1038/s41586-024-07954-4 (2024).

   Artikla
   
   Google Scholar

2. ma, C.-K. et ai. Luonto https://doi.org/10.1038/s41586-024-08087-4 (2024).

   Artikla
   
   Google Scholar

3. Zhu, Y. et ai. Luontosyöpä https://doi.org/10.1038/s43018-024-00823-z (2024).

   Artikla
   
   Google Scholar

4. Esplin, E.D. et ai. Luontosyöpä https://doi.org/10.1038/s43018-024-00831-z (2024).

   Artikla
   
   Google Scholar

5. Klughammer, J. et ai. Nature Med. https://doi.org/10.1038/s41591-024-03215-z (2024).

   Artikla
   
   Google Scholar

6. Iglesia, M.D. et ai. Luontosyöpä https://doi.org/10.1038/s43018-024-00773-6 (2024).

   Artikla
   
   Google Scholar

7. Sadien, I.D. et ai. Luonto https://doi.org/10.1038/s41586-024-08053-0 (2024).

   Artikla
   
   Google Scholar

8. Lu, Z. et ai. Luonto https://doi.org/10.1038/s41586-024-08133-1 (2024).

   Artikla
   
   Google Scholar

Lataa viitteitä