Suche
Mein Konto
Ultra precizne 3D karte stanica raka otkrivaju tajne rasta tumora
Ultra precizne 3D karte stanica raka dešifriraju kako tumori rastu i nude nove pristupe terapijama.
Ultra precizne 3D karte stanica raka otkrivaju tajne rasta tumora
Detaljne karte koje precizno prikazuju mjesta stanica u tumorima i ispituju biologiju tumora nude novi uvid u razvoj nekoliko vrsta raka - uključujući rak dojke, debelog crijeva i gušterače - i mogu pružiti tragove potencijalnim tretmanima.
U niz od 12 studija, Objavljeni 30. listopada u časopisu Nature, istraživači iz mreže Atlas Human Tumor Atlas (HTAN) analizirali su stotine tisuća stanica iz ljudskog i životinjskog tkiva. Neke studije opisuju 3D karte 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 omogućava nam da ga pogledamo iz drugačije perspektive", kaže Ken Lau, biolog računalnih stanica sa Sveučilišta Vanderbilt University Medical Center u Nashvilleu, Tennessee, i koautor studije koja dokumentira vremenski tijek staničnih događaja u razvoju karcinoma kolorektalnog raka 1. "Zapravo možemo vidjeti stvari koje prije nismo mogli vidjeti."
Mapiranje tumora
U nekim od studija istraživači su stvorili atlase koji su im omogućili da proučavaju tumore na jednoćelijskoj razini i istražuju kako se rak razvija. Tim je analizirao organizaciju stanica u 131 uzorku iz 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 kako različite skupine stanica reagiraju na tretmane moglo bi pomoći u razvoju učinkovitijih terapija.
Ostale studije koristile su 3D mapiranje za ispitivanje uzoraka polipa debelog crijeva - nenormalnih rasta u crijevnoj sluznici koji mogu postati kanceroge. Identificirali su molekularne promjene u stanicama polipa, uključujući gubitak DNK veza i promjene u aktivnosti gena 3, kao i promjene imunološkog odgovora, rasta stanica i metabolizma hormona 4, što se može pojaviti rano i uzrokovati da polipske stanice postanu zloćudne.
Terapije koje ciljaju ove promjene mogle bi učiniti liječenje raka i rane zdravstvene intervencije učinkovitijim, kaže Ömer Yilmaz, biolog matičnih stanica na Massachusetts Institute of Technology u Cambridgeu. "Najbolje liječenje raka 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 prevencije ili metoda otkrivanja."
Uvidi u imunitet
Ostali atlasi daju tragove zašto je neke karcinome teže liječiti od drugih. "Tumori se ne čine 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 izravno ne ciljaju stanice raka, ali podržati imunološki sustav da ih eliminira, Manje učinkovit protiv raka dojke od ostalih vrsta raka, dodaje.
Da bi saznali zašto, Abravanel i njegovi kolege stvorili su 3D tumor atlasa koristeći desetke uzoraka od 60 ljudi s agresivnim oblicima raka dojke. Gledali su kako su imunološke stanice raspoređene i otkrili su da su neke vrste imunoloških stanica češće kod određenih tumora, posebno kod ljudi koji su primili imunoterapiju.
U tri osobe, biopsije uzete iz istog tumora razdvojenih 70-220 dana pokazale su razlike u količinama imunoloških stanica poznatih kao T stanica i makrofaga. U dva slučaja broj ovih stanica s vremenom se smanjivao, dok se u trećem slučaju povećao.
"To zaista pokazuje koliko je dinamično imunološko mikro okruženje i može objasniti zašto pokušaji karakterizacije tumora i predviđanja odgovora na terapije imunoloških kontrolnih točaka iz biopsije u jednokratnoj točki dali su nedosljedne rezultate", kaže Brian Lehmann, istraživač raka dojke koji se specijalizirao za genomike u Nashvill-Engram Center.
U drugoj studiji, istraživači su otkrili da neke agresivne podvrste karcinoma dojke sadrže više imunoloških stanica od drugih i čini se da su s vremenom postale "prigušene" 6. Te stanice su izrazile protein nazvan CTLA4, što ograničava njihovu sposobnost reagiranja na tumore. Terapije koje ciljaju CTLA4 pokazale su obećavajuće rezultate u liječenju melanoma i raka pluća. "To otvara dodatne mogućnosti za upotrebu ove terapije u podskupini karcinoma dojke", kaže Lehmann.
CRISPR Watch
Ostali eksperimenti pokazuju kako stanice u prvom redu postaju stanice raka. U studiji kolorektalnog karcinoma, Lau i njegovi kolege razvili su "molekularni sat" kako bi pratili kako se normalne stanice ne mogu nekontrolirano razmnožavati u crijevu 1. Koristili su jednoćelijsku analizu i alat za uređivanje gena (CRISPR) za stvaranje mutacija u DNK svake stanice. Te su mutacije djelovale kao vremenske marke, dokumentirajući tijek promjena i podjela svake ćelije.
Lau i njegov tim primijenili su ovaj pristup na 418 polipa ljudskog debelog crijeva i otkrili da do 30% polipa dolazi iz više tipova stanica, a ne iz jedne stanice. U 60% polipa, jedna skupina stanica počela je "prestići" 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 kolektivno pokreće kolorektalne tumore.
Ovi rezultati izazivaju prethodno razmišljanje da rak debelog crijeva proizlazi iz pojedinačnih, nereguliranih stanica u crijevnoj sluznici i mogu otvoriti nove mogućnosti za ranu dijagnozu i intervenciju.
"Da bi procijenili rizik od [prekanceroznih rasta], ljudi koriste veličinu. Što je tumor veći, veći je rizik", kaže Lau. Ali molekularni sat i druge analize pokazuju da "mogu postojati drugi biomarkeri koji uključuju genetiku i evoluciju."
-
Islam, M. i sur. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-07954-4 (2024).
-
Mon, C.-K. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-08087-4 (2024).
-
Zhu, Y. i sur. 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. i sur. Priroda Med. https://doi.org/10.1038/s41591-024-03215-z (2024).
-
Iglesia, M.D. i sur. Nature Cancer https://doi.org/10.1038/s43018-024-00773-6 (2024).
-
Sadien, I.D. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-08053-0 (2024).
-
Lu, Z. i sur. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-08133-1 (2024).