Suche
Mein Konto
Ултра-прецизните 3D карти на раковите клетки разкриват тайните на растежа на тумора
Ултра-прецизните 3D карти на раковите клетки дешифрират как туморите растат и предлагат нови подходи към терапиите.
Ултра-прецизните 3D карти на раковите клетки разкриват тайните на растежа на тумора
Подробни карти, които точно изобразяват местоположението на клетките в туморите и изследват биологията на туморите, предлагат нова представа за разработването на няколко вида рак - включително рак на гърдата, дебелото черво и панкреаса - и биха могли да осигурят улики за потенциални лечения.
В Поредица от 12 изследвания, публикуван на 30 октомври в списанието Nature, изследователи от мрежата на Tumor Atlas (HTAN) анализираха стотици хиляди клетки от човешка и животинска тъкан. Някои от изследванията описват 3D карти на клетките - известни като клетъчни атласи - В туморите, докато други създават „молекулни часовници“, които проследяват клетъчните промени, които водят до рак.
„Прилагането на тези нови инструменти към рака ни позволява да го разгледаме от различна гледна точка“, казва Кен Лау, биолог за изчислителни клетки от Медицински център на Университета Вандербилт в Нашвил, Тенеси и съавтор на проучване, документиращо времевия ход на клетъчните събития в развитието на колоректалния рак 1. „Всъщност можем да видим неща, които не бихме могли да видим преди.“
Картографиране на тумори
В някои от проучванията изследователите създават атласи, които им позволяват да изучават тумори на ниво едноклетъчна и да изследват как се развива ракът. Екип анализира организацията на клетките в 131 проби от шест различни вида рак, включително тумори на гърдата, дебелото черво, панкреаса и бъбреците 2. Учените откриха, че различните региони на един и същ тумор могат да реагират различно на лекарствата. Разбирането на това как различните клетъчни групи реагират на лечение може да помогне за развитието на по -ефективни терапии.
Други проучвания използват 3D картографиране за изследване на проби от полипи на дебелото черво - ненормални израстъци в чревната лигавица, които могат да станат ракови. Те идентифицираха молекулярни промени в клетките на полипите, включително загуба на ДНК връзки и промени в генната активност 3, както и промените в имунния отговор, растежа на клетките и хормоналния метаболизъм 4, които могат да се появят рано и да причинят полипните клетки да станат злокачествени.
Терапиите, които са насочени към тези промени, могат да направят лечението на рак и ранните здравни интервенции по -ефективни, казва Ömer Yilmaz, биолог на стволови клетки от Масачузетския технологичен институт в Кеймбридж. "Най -доброто лечение на рак е профилактиката. И ако можем да разберем как различните популации на клетките реагират на околната среда и диетата, как това се отразява на туморогенезата и как различните клонинги допринасят за този процес, това може да доведе до по -добри методи за профилактика или откриване."
Прозрения за имунитета
Други атласи предоставят улики защо някои ракови заболявания са по -трудни за лечение от други. „Туморите не са просто съставени от ракови клетки“, казва Даниел Абраванел, лекар-учен в Института за рак на Дана-Фарбър в Бостън, Масачузетс и съавтор на проучване на рака на гърдата 5. Например имунотерапиите, които не са насочени директно към раковите клетки, а Подкрепете имунната система, за да ги елиминирате, По -малко ефективен срещу рак на гърдата, отколкото други видове рак, добавя той.
За да разберат защо, Abravanel и неговите колеги създадоха 3D туморен атлас, използвайки десетки проби от 60 души с агресивни форми на рак на гърдата. Те разгледаха как имунните клетки се разпределят и установяват, че някои видове имунни клетки са по -често срещани при определени тумори, особено при хора, които са получили имунотерапия.
При трима души биопсиите, взети от един и същ тумор 70-220 дни, показва разлики в количествата на имунните клетки, известни като Т клетки и макрофаги. В два случая броят на тези клетки е намалял с времето, докато в третия случай се е увеличил.
„Това наистина показва колко динамична е имунологичната микросреда и може да обясни защо опитите за характеризиране на тумори и прогнозиране на реакциите на терапиите за имунната контролна точка от биопсия в един момент дават несъвместими резултати“, казва Брайън Леман, изследовател на рака на гърдата, който специализира в геномията в централния рак на Vanderbilt-ingram.
В друго проучване изследователите установяват, че някои агресивни подтипове на рак на гърдата съдържат повече имунни клетки от други и изглежда, че стават "заглушени" с течение на времето 6. Тези клетки експресират протеин, наречен CTLA4, което ограничава способността им да реагират на тумори. Терапиите, насочени към CTLA4, показват обещаващи резултати при лечението на меланом и рак на белия дроб. „Това отваря допълнителни възможности за използване на тази терапия в подмножество от рак на гърдата“, казва Леман.
Crispr Watch
Други експерименти показват как клетките стават ракови клетки на първо място. В изследването на колоректалния рак Лау и неговите колеги разработиха "молекулен часовник", за да проследят как нормалните клетки започват да се разпространяват неконтролируемо в червата 1. Те използваха едноклетъчен анализ и инструмент за редактиране на ген (CRISPR), за да създадат мутации във ДНК на всяка клетка. Тези мутации действаха като времеви марки, документирайки хода на промените и разделенията на всяка клетка.
Лау и неговият екип приложиха този подход към 418 полипи на човешкото дебело черво и установяват, че до 30% от полипите идват от множество типове клетки, а не от една клетка. В 60% от полипите една група клетки започва да „изпреварва“ други, докато полипът нараства - което води до образуването на тумор. Две подобни проучвания при мишки 7, 8, включително анализ на 260 922 единични клетки от 112 проби от чревна тъкан, също показа, че смес от клетки колективно инициира колоректални тумори.
Тези резултати оспорват предишното мислене, че ракът на дебелото черво възниква от единични, нерегламентирани клетки в чревната лигавица и може да отвори нови възможности за ранна диагностика и интервенция.
"За да оценят риска от [предракови израстъци], хората използват размер. Колкото по -голям е туморът, толкова по -голям е рискът", казва Лау. Но молекулярният часовник и други анализи показват, че „може да има други биомаркери, които включват генетика и еволюция“.
-
Ислям, М. et al. Nature https://doi.org/10.1038/S41586-024-07954-4 (2024).
-
Mon, C.-K. и др. Природа https://doi.org/10.1038/S41586-024-08087-4 (2024).
-
Zhu, Y. et al. Рак на природата https://doi.org/10.1038/s43018-024-00823-z (2024).
-
Esplin, E.D. и др. Рак на природата https://doi.org/10.1038/S43018-024-00831-Z (2024).
-
Klughammer, J. et al. Природа Med. https://doi.org/10.1038/s41591-024-03215-z (2024).
-
Iglesia, M.D. et al. Рак на природата https://doi.org/10.1038/S43018-024-00773-6 (2024).
-
Садиен, I.D. и др. Природа https://doi.org/10.1038/S41586-024-08053-0 (2024).
-
Lu, Z. et al. Природа https://doi.org/10.1038/S41586-024-08133-1 (2024).