Itin tikslūs 3D vėžio ląstelių žemėlapiai atskleidžia naviko augimo paslaptis

Itin tikslūs 3D vėžio ląstelių žemėlapiai atskleidžia naviko augimo paslaptis

Išsamūs žemėlapiai, kuriuose tiksliai vaizduojamos ląstelių vietos navikuose ir tiriama navikų biologija, suteikia naujų įžvalgų apie kelių vėžio tipų, įskaitant krūties, gaubtinės žarnos ir kasos vėžį, vystymąsi ir gali suteikti užuominų apie galimą gydymą.

Į 12 tyrimų serija Spalio 30 d. paskelbtame žurnale Nature, Human Tumor Atlas Network (HTAN) mokslininkai ištyrė šimtus tūkstančių ląstelių iš žmogaus ir gyvūnų audinių. Kai kuriuose tyrimuose aprašoma 3D ląstelių žemėlapiai – žinomi kaip ląstelių atlasai – navikuose, o kiti sukuria „molekulinius laikrodžius“, kurie seka ląstelių pokyčius, sukeliančius vėžį.

„Šių naujų priemonių taikymas vėžiui leidžia pažvelgti į jį iš kitos perspektyvos“, - sako Ken Lau, skaičiavimo ląstelių biologas iš Vanderbilto universiteto medicinos centro Nešvilyje, Tenesio valstijoje, ir tyrimo, kuriame dokumentuojama ląstelių įvykių eiga kolorektalinio vėžio vystymosi metu, bendraautorius. 1. "Mes iš tikrųjų galime pamatyti dalykus, kurių anksčiau nematėme."

Navikų kartografavimas

Kai kuriuose tyrimuose mokslininkai sukūrė atlasus, kurie leido tirti navikus vienos ląstelės lygmeniu ir ištirti, kaip vystosi vėžys. Grupė išanalizavo ląstelių struktūrą 131 mėginyje iš šešių skirtingų vėžio tipų, įskaitant krūties, gaubtinės žarnos, kasos ir inkstų navikus. 2. Mokslininkai nustatė, kad skirtingi to paties naviko regionai gali skirtingai reaguoti į vaistus. Supratimas, kaip skirtingos ląstelių grupės reaguoja į gydymą, gali padėti sukurti veiksmingesnius gydymo būdus.

Kituose tyrimuose buvo naudojamas 3D žemėlapis, siekiant ištirti gaubtinės žarnos polipų pavyzdžius – nenormalius žarnyno gleivinės auglius, kurie gali tapti vėžiniais. Jie nustatė molekulinius pokyčius polipų ląstelėse, įskaitant DNR ryšių praradimą ir genų aktyvumo pokyčius 3, taip pat imuninio atsako, ląstelių augimo ir hormonų apykaitos pokyčiai 4, kuris gali atsirasti anksti ir sukelti polipų ląstelių piktybiškumą.

Gydymas, skirtas šiems pokyčiams, gali padaryti vėžio gydymą ir ankstyvas sveikatos intervencijas veiksmingesnes, sako Ömeras Yilmazas, Masačusetso technologijos instituto Kembridžo kamieninių ląstelių biologas. "Geriausias vėžio gydymas yra prevencija. Ir jei galime suprasti, kaip skirtingos ląstelių populiacijos reaguoja į aplinką ir mitybą, kaip tai veikia naviko atsiradimą ir kaip skirtingi klonai prisideda prie šio proceso, tai gali padėti sukurti geresnius prevencijos ar aptikimo metodus."

Įžvalgos apie imunitetą

Kiti atlasai pateikia užuominų, kodėl kai kuriuos vėžio atvejus gydyti sunkiau nei kitus. „Navikai susideda ne tik iš vėžio ląstelių“, – sako Danielis Abravanelis, Dana-Farber vėžio instituto Bostone, Masačusetso valstijoje, gydytojas-mokslininkas ir tyrimo apie krūties vėžį bendraautoris. 5. Pavyzdžiui, imunoterapijos, kurios nėra tiesiogiai nukreiptos į vėžines ląsteles, bet palaikyti imuninę sistemą, kad jas pašalintų, Jis priduria, kad jis yra mažiau veiksmingas prieš krūties vėžį nei kitų rūšių vėžys.

Kad išsiaiškintų, kodėl, Abravanelis ir jo kolegos sukūrė 3D navikų atlasą, naudodami dešimtis mėginių iš 60 žmonių, sergančių agresyviomis krūties vėžio formomis. Jie ištyrė, kaip pasiskirsto imuninės ląstelės, ir nustatė, kad kai kurių tipų imuninės ląstelės dažniau pasitaiko tam tikruose navikuose, ypač žmonėms, kuriems buvo atlikta imunoterapija.

Trijų žmonių biopsijos, paimtos iš to paties naviko 70–220 dienų intervalu, parodė imuninių ląstelių, žinomų kaip T ląstelės ir makrofagai, kiekio skirtumus. Dviem atvejais šių ląstelių skaičius laikui bėgant sumažėjo, o trečiuoju – padidėjo.

„Tai iš tikrųjų parodo, kokia dinamiška yra imunologinė mikroaplinka, ir gali paaiškinti, kodėl bandymai apibūdinti navikus ir numatyti atsaką į imuninės kontrolės taško terapiją iš biopsijos vienu metu davė nenuoseklių rezultatų“, – sako Brianas Lehmannas, krūties vėžio tyrinėtojas, besispecializuojantis genomikos srityje Vanderbilt-Ingram vėžio centre Nešvilyje, Tenesyje.

Kitame tyrime mokslininkai išsiaiškino, kad kai kuriuose agresyviuose krūties vėžio potipiuose buvo daugiau imuninių ląstelių nei kituose ir jie laikui bėgant tapo „nutildyti“. 6. Šios ląstelės išreiškė baltymą, vadinamą CTLA4, kuris riboja jų gebėjimą reaguoti į navikus. Terapija, skirta CTLA4, parodė daug žadančių rezultatų gydant melanomą ir plaučių vėžį. "Tai atveria papildomų galimybių naudoti šį gydymą krūties vėžio pogrupyje", - sako Lehmannas.

CRISPR laikrodis

Kiti eksperimentai rodo, kaip ląstelės pirmiausia tampa vėžio ląstelėmis. Kolorektalinio vėžio tyrimo metu Lau ir jo kolegos sukūrė „molekulinį laikrodį“, kad galėtų stebėti, kaip normalios ląstelės pradeda nekontroliuojamai daugintis žarnyne. 1. Jie naudojo vienos ląstelės analizę ir genų redagavimo įrankį (CRISPR), kad sukurtų mutacijas kiekvienos ląstelės DNR. Šios mutacijos veikė kaip laiko žymos, dokumentuojančios kiekvienos ląstelės pokyčių ir pasiskirstymo eigą.

Lau ir jo komanda taikė šį metodą 418 žmogaus storosios žarnos polipų ir nustatė, kad iki 30% polipų buvo iš kelių tipų ląstelių, o ne iš vienos ląstelės. 60% polipų viena ląstelių grupė pradėjo „aplenkti“ kitas, kai polipas auga, todėl susiformavo navikas. Du panašūs tyrimai su pelėmis 7, 8, įskaitant 260 922 pavienių ląstelių analizę iš 112 žarnyno audinio mėginių, taip pat parodė, kad ląstelių mišinys kartu inicijuoja gaubtinės ir tiesiosios žarnos navikus.

Šie rezultatai meta iššūkį ankstesniam mąstymui, kad gaubtinės žarnos vėžys atsiranda dėl pavienių nereguliuojamų žarnyno gleivinės ląstelių ir gali atverti naujų ankstyvos diagnostikos ir intervencijos galimybių.

"Norėdami įvertinti [ikivėžinių auglių] riziką, žmonės naudoja dydį. Kuo didesnis navikas, tuo didesnė rizika", - sako Lau. Tačiau molekulinis laikrodis ir kitos analizės rodo, kad „gali būti ir kitų biomarkerių, susijusių su genetika ir evoliucija“.

1. Islamas, M. ir kt. Gamta https://doi.org/10.1038/s41586-024-07954-4 (2024).

   Straipsnis
   
   Google Scholar

2. Pirm., C.-K. ir kt. Gamta https://doi.org/10.1038/s41586-024-08087-4 (2024).

   Straipsnis
   
   Google Scholar

3. Zhu, Y. ir kt. Gamtos vėžys https://doi.org/10.1038/s43018-024-00823-z (2024).

   Straipsnis
   
   Google Scholar

4. Esplinas, E.D. ir kt. Gamtos vėžys https://doi.org/10.1038/s43018-024-00831-z (2024).

   Straipsnis
   
   Google Scholar

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

   Straipsnis
   
   Google Scholar

6. Iglesia, M.D. ir kt. Gamtos vėžys https://doi.org/10.1038/s43018-024-00773-6 (2024).

   Straipsnis
   
   Google Scholar

7. Sadien, I.D. ir kt. Gamta https://doi.org/10.1038/s41586-024-08053-0 (2024).

   Straipsnis
   
   Google Scholar

8. Lu, Z. ir kt. Gamta https://doi.org/10.1038/s41586-024-08133-1 (2024).

   Straipsnis
   
   Google Scholar

Atsisiųskite nuorodas