Suche
Mein Konto
Ultraprecizne 3D karte stanica raka otkrivaju tajne rasta tumora
Ultra-precizne 3D karte stanica raka dešifriraju kako tumori rastu i nude nove pristupe terapijama.
Ultraprecizne 3D karte stanica raka otkrivaju tajne rasta tumora
Detaljne karte koje precizno prikazuju položaje stanica u tumorima i ispituju biologiju tumora nude nove uvide u razvoj nekoliko tipova raka - uključujući rak dojke, debelog crijeva i gušterače - i mogle bi dati naznake za potencijalna liječenja.
U serija od 12 studija, objavljenom 30. listopada u časopisu Nature, istraživači iz Human Tumor Atlas Network (HTAN) analizirali su stotine tisuća stanica iz ljudskog i životinjskog tkiva. Neke od studija opisuju 3D mape stanica – poznate kao stanični atlasi – u tumorima, dok drugi stvaraju “molekularne satove” koji prate stanične promjene koje dovode do raka.
"Primjena ovih novih alata na rak omogućuje nam da ga pogledamo iz druge perspektive", kaže Ken Lau, računalni stanični biolog u Sveučilišnom medicinskom centru Vanderbilt u Nashvilleu, Tennessee, i koautor studije koja dokumentira vremenski tijek staničnih događaja u razvoju raka debelog crijeva 1. "Zapravo možemo vidjeti stvari koje prije nismo mogli."
Mapiranje tumora
U nekim su studijama istraživači izradili atlase koji su im omogućili proučavanje tumora na razini jedne stanice i istraživanje kako se rak razvija. Tim je analizirao organizaciju stanica u 131 uzorku šest različitih vrsta raka, uključujući tumore dojke, debelog crijeva, gušterače i bubrega 2. Znanstvenici su otkrili da različite regije istog tumora mogu različito reagirati na lijekove. Razumijevanje načina na koji različite skupine stanica reagiraju na tretmane moglo bi pomoći u razvoju učinkovitijih terapija.
Druge studije koristile su 3D mapiranje za ispitivanje uzoraka polipa debelog crijeva - abnormalnih izraslina u crijevnoj sluznici koje mogu postati kancerogene. Identificirali su molekularne promjene u stanicama polipa, uključujući gubitak DNK veza i promjene u aktivnosti gena 3, kao i promjene u imunološkom odgovoru, rastu stanica i metabolizmu hormona 4, koji se može pojaviti rano i uzrokovati da stanice polipa postanu zloćudne.
Terapije koje ciljaju na te promjene mogle bi liječenje raka i rane zdravstvene intervencije učiniti učinkovitijima, kaže Ömer Yilmaz, biolog za matične stanice na Massachusetts Institute of Technology u Cambridgeu. "Najbolji tretman za rak je prevencija. A ako možemo razumjeti kako različite stanične populacije reagiraju na okoliš i prehranu, kako to utječe na tumorigenezu i kako različiti klonovi doprinose ovom procesu, to bi moglo dovesti do bolje metode prevencije ili otkrivanja."
Uvidi u imunitet
Drugi atlasi pružaju naznake zašto je neke vrste raka teže liječiti od drugih. "Tumori se ne sastoje samo od stanica raka", kaže Daniel Abravanel, liječnik-znanstvenik na Institutu za rak Dana-Farber u Bostonu, Massachusetts, i koautor studije o raku dojke 5. Na primjer, imunoterapije koje ne ciljaju izravno stanice raka, već podržati imunološki sustav da ih eliminira, manje učinkovit protiv raka dojke od drugih vrsta raka, dodaje.
Kako bi saznali zašto, Abravanel i njegovi kolege izradili su 3D atlas tumora koristeći desetke uzoraka 60 osoba s agresivnim oblicima raka dojke. Promatrali su kako su imunološke stanice raspoređene i otkrili da su neke vrste imunoloških stanica češće kod određenih tumora, osobito kod ljudi koji su primili imunoterapiju.
Kod tri osobe, biopsije uzete iz istog tumora u razmaku od 70-220 dana pokazale su razlike u količini imunoloških stanica poznatih kao T stanice i makrofaga. U dva slučaja broj tih stanica smanjio se tijekom vremena, dok se u trećem slučaju povećao.
"Ovo stvarno pokazuje koliko je dinamično imunološko mikrookruženje i može objasniti zašto su pokušaji karakterizacije tumora i predviđanja odgovora na terapije imunoloških kontrolnih točaka iz biopsije u jednoj vremenskoj točki dali nedosljedne rezultate", kaže Brian Lehmann, istraživač raka dojke koji se specijalizirao za genomiku u Centru za rak Vanderbilt-Ingram u Nashvilleu, Tennessee.
U drugoj studiji, istraživači su otkrili da neki agresivni podtipovi raka dojke sadrže više imunoloških stanica od drugih i čini se da su s vremenom postali "utišani". 6. Ove stanice izražavaju protein zvan CTLA4, koji ograničava njihovu sposobnost da reagiraju na tumore. Terapije usmjerene na CTLA4 pokazale su obećavajuće rezultate u liječenju melanoma i raka pluća. "Ovo otvara dodatne mogućnosti za korištenje ove terapije u podskupini raka dojke", kaže Lehmann.
CRISPR sat
Drugi eksperimenti pokazuju kako stanice uopće postaju stanice raka. U studiji o kolorektalnom raku, Lau i njegovi kolege razvili su "molekularni sat" za praćenje kako normalne stanice počinju nekontrolirano proliferirati u crijevima 1. Koristili su analizu jedne stanice i alat za uređivanje gena (CRISPR) kako bi stvorili mutacije u DNK svake stanice. Te su mutacije djelovale kao vremenske oznake, dokumentirajući tijek promjena i dioba svake stanice.
Lau i njegov tim primijenili su ovaj pristup na 418 polipa debelog crijeva kod ljudi i otkrili da do 30% polipa dolazi iz više vrsta stanica, a ne iz jedne stanice. U 60% polipa, jedna skupina stanica počela je "prestizati" druge kako je polip rastao - što je dovelo do stvaranja tumora. Dvije slične studije na miševima 7, 8, uključujući analizu 260.922 pojedinačnih stanica iz 112 uzoraka crijevnog tkiva, također je pokazao da mješavina stanica zajedno pokreće kolorektalne tumore.
Ovi rezultati dovode u pitanje dosadašnja razmišljanja da rak debelog crijeva nastaje iz pojedinačnih, nereguliranih stanica u crijevnoj sluznici i mogu otvoriti nove mogućnosti za ranu dijagnozu i intervenciju.
"Da bi procijenili rizik od [pretkanceroznih izraslina], ljudi koriste veličinu. Što je veći tumor, veći je rizik", kaže Lau. Ali molekularni sat i druge analize pokazuju da "možda postoje drugi biomarkeri koji uključuju genetiku i evoluciju".
-
Islam, M. et al. Priroda https://doi.org/10.1038/s41586-024-07954-4 (2024).
-
Pon, C.-K. et al. Priroda https://doi.org/10.1038/s41586-024-08087-4 (2024).
-
Zhu, Y. i sur. Rak prirode https://doi.org/10.1038/s43018-024-00823-z (2024).
-
Esplin, E.D. et al. Rak prirode https://doi.org/10.1038/s43018-024-00831-z (2024).
-
Klughammer, J. i sur. Nature Med. https://doi.org/10.1038/s41591-024-03215-z (2024).
-
Iglesia, M.D. i sur. Rak prirode https://doi.org/10.1038/s43018-024-00773-6 (2024).
-
Sadien, I.D. et al. Priroda https://doi.org/10.1038/s41586-024-08053-0 (2024).
-
Lu, Z. i sur. Priroda https://doi.org/10.1038/s41586-024-08133-1 (2024).