Suche
Mein Konto
Ultra presné 3D mapy rakovinových buniek odhaľujú tajomstvá rastu nádorov
Ultra presné 3D mapy rakovinových buniek dešifrujú, ako nádory rastú, a ponúkajú nové prístupy k terapiám.
Ultra presné 3D mapy rakovinových buniek odhaľujú tajomstvá rastu nádorov
Podrobné mapy, ktoré presne zobrazujú umiestnenie buniek v nádoroch a skúmajú biológiu nádorov, ponúkajú nový pohľad na vývoj niekoľkých typov rakoviny - vrátane rakoviny prsníka, hrubého čreva a pankreasu - a mohli by poskytnúť vodítka k potenciálnej liečbe.
In séria 12 štúdií, publikovanom 30. októbra v časopise Nature, výskumníci z Human Tumor Atlas Network (HTAN) analyzovali státisíce buniek z ľudského a zvieracieho tkaniva. Niektoré štúdie opisujú 3D mapy buniek – známe ako bunkové atlasy – v nádoroch, zatiaľ čo iné vytvárajú „molekulové hodiny“, ktoré sledujú bunkové zmeny, ktoré vedú k rakovine.
„Aplikácia týchto nových nástrojov na rakovinu nám umožňuje pozrieť sa na to z inej perspektívy,“ hovorí Ken Lau, výpočtový bunkový biológ z Vanderbilt University Medical Center v Nashville, Tennessee, a spoluautor štúdie dokumentujúcej časový priebeh bunkových udalostí vo vývoji kolorektálneho karcinómu. 1. "V skutočnosti môžeme vidieť veci, ktoré sme predtým nevideli."
Mapovanie nádorov
V niektorých štúdiách vedci vytvorili atlasy, ktoré im umožnili študovať nádory na úrovni jednej bunky a skúmať, ako sa rakovina vyvíja. Tím analyzoval organizáciu buniek v 131 vzorkách zo šiestich rôznych typov rakoviny, vrátane nádorov prsníka, hrubého čreva, pankreasu a obličiek. 2. Vedci zistili, že rôzne oblasti toho istého nádoru môžu na lieky reagovať odlišne. Pochopenie toho, ako rôzne bunkové skupiny reagujú na liečbu, by mohlo pomôcť vyvinúť účinnejšie terapie.
Iné štúdie použili 3D mapovanie na skúmanie vzoriek polypov hrubého čreva - abnormálnych výrastkov v črevnej výstelke, ktoré sa môžu stať rakovinovými. Identifikovali molekulárne zmeny v bunkách polypov vrátane straty spojení DNA a zmien v génovej aktivite 3, ako aj zmeny v imunitnej odpovedi, raste buniek a hormonálnom metabolizme 4, ktorá sa môže vyskytnúť skoro a spôsobiť, že bunky polypu sa stanú malígnymi.
Terapie zamerané na tieto zmeny by mohli zefektívniť liečbu rakoviny a včasné zdravotné zásahy, hovorí Ömer Yilmaz, biológ kmeňových buniek z Massachusetts Institute of Technology v Cambridge. "Najlepšou liečbou rakoviny je prevencia. A ak dokážeme pochopiť, ako rôzne bunkové populácie reagujú na životné prostredie a stravu, ako to ovplyvňuje tumorigenézu a ako rôzne klony prispievajú k tomuto procesu, mohlo by to viesť k lepšej prevencii alebo metódam detekcie."
Pohľad na imunitu
Iné atlasy poskytujú vodítka, prečo sa niektoré druhy rakoviny liečia ťažšie ako iné. „Nádory sa neskladajú len z rakovinových buniek,“ hovorí Daniel Abravanel, lekár a vedec z Dana-Farber Cancer Institute v Bostone, Massachusetts, a spoluautor štúdie o rakovine prsníka. 5. Napríklad imunoterapie, ktoré nie sú priamo zamerané na rakovinové bunky, ale podporovať imunitný systém pri ich eliminácii, menej účinný proti rakovine prsníka ako iné typy rakoviny, dodáva.
Aby Abravanel a jeho kolegovia zistili prečo, vytvorili 3D atlas nádorov s desiatkami vzoriek od 60 ľudí s agresívnymi formami rakoviny prsníka. Pozreli sa na to, ako sú distribuované imunitné bunky, a zistili, že niektoré typy imunitných buniek boli bežnejšie u určitých nádorov, najmä u ľudí, ktorí podstúpili imunoterapiu.
U troch ľudí biopsie odobraté z toho istého nádoru s odstupom 70-220 dní ukázali rozdiely v množstve imunitných buniek známych ako T bunky a makrofágy. V dvoch prípadoch sa počet týchto buniek časom znížil, zatiaľ čo v treťom prípade sa zvýšil.
"Toto skutočne ukazuje, aké dynamické je imunologické mikroprostredie a môže to vysvetliť, prečo pokusy o charakterizáciu nádorov a predpovedanie reakcií na imunitné kontrolné terapie z biopsie v jedinom časovom bode priniesli nekonzistentné výsledky," hovorí Brian Lehmann, výskumník rakoviny prsníka, ktorý sa špecializuje na genomiku vo Vanderbilt-Ingram Cancer Center v Nashville, Tennessee.
V ďalšej štúdii výskumníci zistili, že niektoré agresívne podtypy rakoviny prsníka obsahovali viac imunitných buniek ako iné a zdalo sa, že sa časom „utlmia“. 6. Tieto bunky exprimovali proteín nazývaný CTLA4, ktorý obmedzuje ich schopnosť reagovať na nádory. Terapie zamerané na CTLA4 ukázali sľubné výsledky pri liečbe melanómu a rakoviny pľúc. "To otvára ďalšie možnosti použitia tejto terapie v podskupine rakoviny prsníka," hovorí Lehmann.
hodinky CRISPR
Ďalšie experimenty ukazujú, ako sa bunky v prvom rade stávajú rakovinovými bunkami. V štúdii kolorektálneho karcinómu Lau a jeho kolegovia vyvinuli „molekulárne hodiny“ na sledovanie toho, ako sa normálne bunky začnú nekontrolovateľne množiť v čreve. 1. Použili analýzu jednotlivých buniek a nástroj na úpravu génov (CRISPR) na vytvorenie mutácií v DNA každej bunky. Tieto mutácie pôsobili ako časové značky, dokumentujúce priebeh zmien a delení každej bunky.
Lau a jeho tím aplikovali tento prístup na 418 ľudských polypov hrubého čreva a zistili, že až 30 % polypov pochádza z viacerých typov buniek a nie z jednej bunky. U 60 % polypov začala jedna skupina buniek „predbiehať“ ostatné, keď polyp rástol, čo viedlo k vytvoreniu nádoru. Dve podobné štúdie na myšiach 7, 8, vrátane analýzy 260 922 jednotlivých buniek zo 112 vzoriek črevného tkaniva, tiež ukázali, že zmes buniek kolektívne iniciuje kolorektálne nádory.
Tieto výsledky spochybňujú predchádzajúce uvažovanie, že rakovina hrubého čreva vzniká z jednotlivých, neregulovaných buniek v črevnej výstelke a môže otvoriť nové príležitosti na včasnú diagnostiku a intervenciu.
"Na posúdenie rizika [prekanceróznych výrastkov] ľudia používajú veľkosť. Čím väčší je nádor, tým vyššie je riziko," hovorí Lau. Ale molekulárne hodiny a ďalšie analýzy ukazujú, že „môžu existovať aj iné biomarkery, ktoré zahŕňajú genetiku a evolúciu“.
-
Islam, M. a kol. Príroda https://doi.org/10.1038/s41586-024-07954-4 (2024).
-
Mon, C.-K. a kol. Príroda https://doi.org/10.1038/s41586-024-08087-4 (2024).
-
Zhu, Y. a kol. Rakovina prírody https://doi.org/10.1038/s43018-024-00823-z (2024).
-
Esplin, E.D. a kol. Rakovina prírody https://doi.org/10.1038/s43018-024-00831-z (2024).
-
Klughammer, J. a kol. Nature Med. https://doi.org/10.1038/s41591-024-03215-z (2024).
-
Iglesia, M. D. a kol. Rakovina prírody https://doi.org/10.1038/s43018-024-00773-6 (2024).
-
Sadien, I.D. a kol. Príroda https://doi.org/10.1038/s41586-024-08053-0 (2024).
-
Lu, Z. a kol. Príroda https://doi.org/10.1038/s41586-024-08133-1 (2024).