Suche
Mein Konto
Hărțile 3D ultra-precise ale celulelor canceroase dezvăluie secretele creșterii tumorii
Hărțile 3D ultra-precise ale celulelor canceroase descifrează modul în care tumorile cresc și oferă noi abordări ale terapiilor.
Hărțile 3D ultra-precise ale celulelor canceroase dezvăluie secretele creșterii tumorii
Hărți detaliate care descriu cu exactitate locațiile celulelor din tumori și examinează biologia tumorilor oferă noi perspective asupra dezvoltării mai multor tipuri de cancer - inclusiv cancerul de sân, de colon și pancreas - și ar putea oferi indicii despre potențiale tratamente.
În o serie de 12 studii, publicat pe 30 octombrie în revista Nature, cercetătorii de la Human Tumor Atlas Network (HTAN) au analizat sute de mii de celule din țesutul uman și animal. Unele dintre studii descriu Hărți 3D ale celulelor - cunoscute sub denumirea de atlase celulare – în tumori, în timp ce alții creează „ceasuri moleculare” care urmăresc modificările celulare care duc la cancer.
„Aplicarea acestor instrumente noi la cancer ne permite să-l privim dintr-o perspectivă diferită”, spune Ken Lau, un biolog celular computațional la Centrul Medical al Universității Vanderbilt din Nashville, Tennessee și coautor al unui studiu care documentează cursul în timp al evenimentelor celulare în dezvoltarea cancerului colorectal. 1. „De fapt, putem vedea lucruri pe care nu le-am putut vedea înainte.”
Cartografierea tumorilor
În unele dintre studii, cercetătorii au creat atlase care le-au permis să studieze tumorile la nivel de celule unice și să investigheze modul în care se dezvoltă cancerul. O echipă a analizat organizarea celulelor în 131 de probe din șase tipuri diferite de cancer, inclusiv tumori de sân, colon, pancreas și rinichi. 2. Oamenii de știință au descoperit că diferite regiuni ale aceleiași tumori ar putea răspunde diferit la medicamente. Înțelegerea modului în care diferite grupuri de celule răspund la tratamente ar putea ajuta la dezvoltarea unor terapii mai eficiente.
Alte studii au folosit cartografierea 3D pentru a examina mostre de polipi de colon - creșteri anormale în mucoasa intestinală care pot deveni canceroase. Ei au identificat modificări moleculare în celulele polipilor, inclusiv pierderea conexiunilor ADN și modificări ale activității genelor. 3, precum și modificări în răspunsul imun, creșterea celulară și metabolismul hormonal 4, care poate apărea precoce și poate determina malignitatea celulelor polipilor.
Terapiile care vizează aceste schimbări ar putea face tratamentele pentru cancer și intervențiile timpurii de sănătate mai eficiente, spune Ömer Yilmaz, un biolog de celule stem la Massachusetts Institute of Technology din Cambridge. „Cel mai bun tratament pentru cancer este prevenirea. Și dacă putem înțelege modul în care diferitele populații de celule răspund la mediu și la dietă, cum afectează acest lucru tumorigeneza și cum contribuie diferite clone la acest proces, acest lucru ar putea duce la metode mai bune de prevenire sau de detectare”.
Perspective asupra imunității
Alte atlase oferă indicii de ce unele tipuri de cancer sunt mai dificil de tratat decât altele. „Tumorile nu sunt alcătuite doar din celule canceroase”, spune Daniel Abravanel, medic-om de știință la Dana-Farber Cancer Institute din Boston, Massachusetts și coautor al unui studiu privind cancerul de sân. 5. De exemplu, imunoterapiile care nu vizează direct celulele canceroase, dar susține sistemul imunitar pentru a le elimina, mai puțin eficient împotriva cancerului de sân decât alte tipuri de cancer, adaugă el.
Pentru a afla de ce, Abravanel și colegii săi au creat un atlas tumoral 3D cu zeci de mostre de la 60 de persoane cu forme agresive de cancer de sân. Ei au analizat modul în care au fost distribuite celulele imune și au descoperit că unele tipuri de celule imunitare erau mai frecvente în anumite tumori, în special la persoanele care au primit imunoterapie.
La trei persoane, biopsiile prelevate de la aceeași tumoare la distanță de 70-220 de zile au arătat diferențe în cantitățile de celule imunitare cunoscute sub numele de celule T și macrofage. În două cazuri numărul acestor celule a scăzut în timp, în timp ce în al treilea caz a crescut.
„Acest lucru arată cu adevărat cât de dinamic este micromediul imunologic și poate explica de ce încercările de a caracteriza tumorile și de a prezice răspunsurile la terapiile cu puncte de control imun dintr-o biopsie la un moment dat au dat rezultate inconsistente”, spune Brian Lehmann, cercetător în cancerul de sân, specializat în genomică la Centrul de Cancer Vanderbilt-Ingram din Tennessee.
Într-un alt studiu, cercetătorii au descoperit că unele subtipuri agresive de cancer de sân conțineau mai multe celule imunitare decât altele și păreau să devină „dezactivate” în timp. 6. Aceste celule au exprimat o proteină numită CTLA4, care limitează capacitatea lor de a răspunde la tumori. Terapiile care vizează CTLA4 au arătat rezultate promițătoare în tratamentul melanomului și cancerului pulmonar. „Acest lucru deschide posibilități suplimentare pentru utilizarea acestei terapii într-un subset de cancere de sân”, spune Lehmann.
Ceas CRISPR
Alte experimente arată cum celulele devin celule canceroase în primul rând. În studiul despre cancerul colorectal, Lau și colegii săi au dezvoltat un „ceas molecular” pentru a urmări modul în care celulele normale încep să prolifereze necontrolat în intestin. 1. Ei au folosit analiza unei singure celule și un instrument de editare a genelor (CRISPR) pentru a crea mutații în ADN-ul fiecărei celule. Aceste mutații au acționat ca mărci de timp, documentând cursul modificărilor și diviziunilor fiecărei celule.
Lau și echipa sa au aplicat această abordare la 418 polipi de colon umani și au descoperit că până la 30% dintre polipi provin de la mai multe tipuri de celule, mai degrabă decât de la o singură celulă. În 60% dintre polipi, un grup de celule a început să le „depășească” pe altele pe măsură ce polipul a crescut, ceea ce duce la formarea unei tumori. Două studii similare la șoareci 7, 8, inclusiv o analiză a 260.922 de celule individuale din 112 mostre de țesut intestinal, a arătat, de asemenea, că un amestec de celule inițiază în mod colectiv tumorile colorectale.
Aceste rezultate provoacă gândirea anterioară că cancerul de colon apare din celule unice, nereglementate din mucoasa intestinală și pot deschide noi oportunități pentru diagnostic și intervenție precoce.
„Pentru a evalua riscul de [creșteri precanceroase], oamenii folosesc dimensiunea. Cu cât tumora este mai mare, cu atât riscul este mai mare”, spune Lau. Dar ceasul molecular și alte analize arată că „pot exista și alți biomarkeri care implică genetica și evoluția”.
-
Islam, M. şi colab. Natura https://doi.org/10.1038/s41586-024-07954-4 (2024).
-
Luni, C.-K. et al. Natura https://doi.org/10.1038/s41586-024-08087-4 (2024).
-
Zhu, Y. şi colab. Nature Cancer https://doi.org/10.1038/s43018-024-00823-z (2024).
-
Esplin, E.D. et al. Nature Cancer https://doi.org/10.1038/s43018-024-00831-z (2024).
-
Klughammer, J. şi colab. Natura Med. https://doi.org/10.1038/s41591-024-03215-z (2024).
-
Iglesia, M.D. și colab. Nature Cancer https://doi.org/10.1038/s43018-024-00773-6 (2024).
-
Sadien, I.D. et al. Natura https://doi.org/10.1038/s41586-024-08053-0 (2024).
-
Lu, Z. şi colab. Natura https://doi.org/10.1038/s41586-024-08133-1 (2024).