Itin tikslūs 3D vėžio ląstelių žemėlapiai atskleidžia naviko augimo paslaptis

Itin tikslūs 3D vėžio ląstelių žemėlapiai atskleidžia naviko augimo paslaptis

Išsamūs žemėlapiai, kurie tiksliai vaizduoja navikų ląstelių vietas ir tiria navikų biologiją, siūlo naujų įžvalgų apie kelių rūšių vėžį, įskaitant krūties, storosios žarnos ir kasos vėžį, ir gali suteikti užuominų apie galimą gydymą.

Į 12 tyrimų serija, paskelbtas spalio 30 d. Žurnale „Nature“, „Žmogaus naviko Atlaso tinklo“ (HTAN) tyrėjai išanalizavo šimtus tūkstančių ląstelių iš žmogaus ir gyvūno audinio. Kai kurie tyrimai apibūdina 3D ląstelių žemėlapiai - žinomi kaip ląstelių atlazės - Navikuose, o kiti sukuria „molekulinius laikrodžius“, kurie seka ląstelių pokyčius, sukeliančius vėžį.

„Taikant šias naujas priemones vėžiui, galime pažvelgti į tai iš kitos perspektyvos“,-sako Kenas Lau, skaičiavimo ląstelių biologas iš Vanderbilto universiteto medicinos centro Nešvilyje, Tenesis, ir tyrimo, kuriame dokumentuojama ląstelių įvykių, susijusių su kolorektalinio vėžio vystymuisi, bendraautorius. 1. „Mes iš tikrųjų galime pamatyti dalykus, kurių anksčiau nematėme“.

Navikų žemėlapis

Kai kuriuose tyrimuose tyrėjai sukūrė atlasas, leidžiančias jiems tirti navikus vienos ląstelės lygmeniu ir ištirti, kaip vystosi vėžys. Komanda išanalizavo ląstelių organizavimą 131 mėginiu iš šešių skirtingų rūšių vėžio, įskaitant krūties, storosios 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, galėtų padėti sukurti veiksmingesnį gydymą.

Kituose tyrimuose buvo naudojami 3D žemėlapių sudarymas, siekiant ištirti storosios žarnos polipų pavyzdžius - nenormalius žarnyno gleivinės augimus, kurie gali tapti vėžiniai. Jie nustatė polipų ląstelių molekulinius pokyčius, įskaitant DNR jungčių praradimą ir genų aktyvumo pokyčius 3, taip pat imuninio atsako pokyčiai, ląstelių augimas ir hormonų metabolizmas 4, kuris gali atsirasti anksti ir sukelti piktybines polipų ląsteles.

Terapijos, nukreiptos į šiuos pokyčius, galėtų padaryti vėžio gydymą ir ankstyvą sveikatos intervenciją efektyvesnę, sako Ömeris Yilmaz, Kamieninių ląstelių biologas Masačusetso technologijos institute Kembridže. "Geriausias vėžio gydymas yra prevencija. Ir jei galime suprasti, kaip skirtingi ląstelių populiacijos reaguoja į aplinką ir dietą, kaip tai daro įtaką navikogenezei ir kaip skirtingi klonai prisideda prie šio proceso, tai gali sukelti geresnius prevencijos ar aptikimo metodus."

Įžvalgos apie imunitetą

Kiti atlasai suteikia užuominų, kodėl kai kuriuos vėžį sunkiau gydyti nei kitus. „Navikai ne tik sudaromi iš vėžio ląstelių“,-sako Danielio-Farberio vėžio instituto gydytojas Danielis Abravanelis Bostone, Masačusetso valstijoje ir krūties vėžio tyrimo bendraautorius ir krūties vėžio tyrimo bendraautorius 5. Pavyzdžiui, imunoterapijos, kurios tiesiogiai nukreipia į vėžio ląsteles, bet Palaikykite imuninę sistemą, kad juos pašalintumėte, Jis priduria, kad mažiau veiksminga prieš krūties vėžį nei kitų rūšių vėžys.

Norėdami sužinoti, kodėl, Abravanelis ir jo kolegos sukūrė 3D naviko atlasą, naudodami dešimtis mėginių iš 60 žmonių, sergančių agresyvia krūties vėžio forma. Jie pažvelgė į tai, kaip buvo paskirstytos imuninės ląstelės, ir nustatė, kad kai kurios imuninės ląstelės tipai buvo labiau paplitę tam tikriems navikams, ypač žmonėms, kuriems buvo atlikta imunoterapija.

Trims žmonėms biopsijos, paimtos iš to paties naviko 70–220 dienų pertraukos, parodė imuninių ląstelių, žinomų kaip T ląsteles, kiekį ir makrofagus, skirtumus. Dviem atvejais šių ląstelių skaičius laikui bėgant sumažėjo, o trečiuoju atveju jos padidėjo.

„Tai iš tikrųjų parodo, kokia dinamiška yra imunologinė mikroaplinka, ir gali paaiškinti, kodėl bandymai apibūdinti navikus ir numatyti atsakas į imuninės kontrolės taškų gydymą iš biopsijos vienu metu davė nenuoseklių rezultatų“,-sako Brianas Lehmannas, krūties vėžio tyrinėtojas, kuris specializuojasi genomikoje Vanderbilt-Ingram vėžio centre Nashvilyje, „Tenessee“.

Kitame tyrime tyrėjai nustatė, kad kai kuriuose agresyviuose krūties vėžio potipiuose buvo daugiau imuninių ląstelių nei kitose ir, atrodo, laikui bėgant tapo „nutildyta“. 6. Šios ląstelės išreiškė baltymą, vadinamą CTLA4, kuris riboja jų gebėjimą reaguoti į navikus. Terapija, nukreipta į CTLA4, parodė perspektyvius melanomos ir plaučių vėžio gydymo rezultatus. „Tai atveria papildomas galimybes naudoti šią terapiją krūties vėžio pogrupyje“, - sako Lehmannas.

CRISPR laikrodis

Kiti eksperimentai rodo, kaip ląstelės pirmiausia tampa vėžio ląstelėmis. Kolorektalinio vėžio tyrime Lau ir jo kolegos sukūrė „molekulinį laikrodį“, kad būtų galima sekti, kaip normalios ląstelės pradeda nekontroliuojamai daugintis žarnyne 1. Jie naudojo vienos ląstelės analizę ir genų redagavimo įrankį (CRISPR), kad sukurtų kiekvienos ląstelės DNR mutacijas. Šios mutacijos veikė kaip laiko antspaudai, dokumentuojant kiekvienos ląstelės pakeitimų ir padalijimų eigą.

Lau ir jo komanda šį metodą pritaikė 418 žmogaus storosios žarnos polipams ir nustatė, kad iki 30% polipų atsirado iš kelių ląstelių tipų, o ne į vieną ląstelę. 60% polipų viena ląstelių grupė pradėjo „aplenkti“ kitas, kai augo polipas - dėl to susidaro navikas. Du panašūs pelių tyrimai 7 Ar 8, įskaitant 260 922 pavienių ląstelių iš 112 žarnyno audinio mėginių analizę, taip pat parodė, kad ląstelių mišinys kartu inicijuoja kolorektalinius navikus.

Šie rezultatai meta iššūkį ankstesniam galvojimui, kad storosios žarnos vėžys atsiranda dėl atskirų, nereguliuojamų ląstelių žarnyne ir gali atverti naujas galimybes anksti diagnozuoti ir intervenuoti.

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

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

   Straipsnis
   
   „Google Scholar“

2. Pirmadienis, C.-K. et al. Gamta https://doi.org/10.1038/s41586-024-08087-4 (2024).

   Straipsnis
   
   „Google Scholar“

3. Zhu, Y. et al. Gamtos vėžys https://doi.org/10.1038/S43018-024-00823-Z (2024).

   Straipsnis
   
   „Google Scholar“

4. Esplin, E.D. et al. Gamtos vėžys https://doi.org/10.1038/S43018-024-00831- Z (2024).

   Straipsnis
   
   „Google Scholar“

5. Klughammer, J. ir kt. Gamtos 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. Sadienas, I.D. et al. 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