Ultra-precīzas vēža šūnu 3D kartes atklāj audzēja augšanas noslēpumus

Ultra-precīzas vēža šūnu 3D kartes atklāj audzēja augšanas noslēpumus

Detalizētas kartes, kas precīzi attēlo audzēju šūnu atrašanās vietas, un pārbauda audzēju bioloģiju, piedāvā jaunu ieskatu vairāku vēža veidu attīstībā - ieskaitot krūts, resnās zarnas un aizkuņģa dziedzera vēzi - un varētu sniegt norādes iespējamai ārstēšanai.

Iekšā 12 pētījumu sērija, 30. oktobrī publicēts žurnālā Nature, pētnieki no cilvēka audzēja atlasa tīkla (HTAN) analizēja simtiem tūkstošu šūnu no cilvēku un dzīvnieku audiem. Daži no pētījumiem apraksta Šūnu 3D kartes - pazīstamas kā šūnu atlanāzes - Audzējos, bet citi rada “molekulāros pulksteņus”, kas izseko šūnu izmaiņas, kas izraisa vēzi.

“Šo jauno instrumentu piemērošana vēzim ļauj mums to aplūkot no cita skatupunkta,” saka Kens Lau, Vanderbiltas universitātes medicīnas centra skaitļošanas šūnu biologs Nešvilā, Tenesī, un pētījuma līdzautors, kas dokumentē šūnu notikumu laika gaitu kolorektālā vēža attīstībā Viens Apvidū "Mēs faktiski varam redzēt lietas, kuras mēs agrāk nevarējām redzēt."

Audzēju kartēšana

Dažos pētījumos pētnieki izveidoja atlantus, kas ļāva viņiem izpētīt audzējus vienšūnu līmenī un izpētīt, kā attīstās vēzis. Komanda analizēja šūnu organizāciju 131 paraugos no sešiem dažādiem vēža veidiem, ieskaitot krūts, resnās zarnas, aizkuņģa dziedzera un nieru audzējus Rādītājs Apvidū Zinātnieki atklāja, ka dažādi viena un tā paša audzēja reģioni var atšķirīgi reaģēt uz narkotikām. Izpratne par to, kā dažādas šūnu grupas reaģē uz ārstēšanu, varētu palīdzēt attīstīt efektīvāku terapiju.

Citos pētījumos tika izmantota 3D kartēšana, lai pārbaudītu resnās zarnas polipu paraugus - patoloģiskus izaugumus zarnu oderei, kas var kļūt vēzis. Viņi identificēja molekulārās izmaiņas polipu šūnās, ieskaitot DNS savienojumu zudumu un gēnu aktivitātes izmaiņas 3, kā arī izmaiņas imūnās reakcijā, šūnu augšanā un hormonu metabolismā 4, kas var notikt agri un izraisīt polipa šūnu kļūšanu.

Terapijas, kas vērstas uz šīm izmaiņām, varētu padarīt vēža ārstēšanu un agrīnas veselības intervences efektīvākas, saka Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta Kembridžas Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta cilmes šūnu biologs. "Vislabākā vēža ārstēšana ir profilakse. Un, ja mēs saprotam, kā dažādas šūnu populācijas reaģē uz vidi un uzturu, kā tas ietekmē audzēja ģenēzi un kā dažādi kloni veicina šo procesu, tas varētu izraisīt labāku profilakses vai atklāšanas metodes."

Ieskats imunitātē

Citi atlanti sniedz norādes par to, kāpēc dažus vēzi ir grūtāk ārstējami nekā citi. "Audzēji ne tikai veido vēža šūnas," saka Daniels Abravanels, ārsts-zinātnieks Dana-Farbera vēža institūtā Bostonā, Masačūsetsā un pētījuma par krūts vēzi līdzautors 5 Apvidū Piemēram, imūnterapija, kas tieši nav vērsta uz vēža šūnām, bet gan atbalstīt imūnsistēmu, lai tos novērstu, Viņš piebilst mazāk efektīvs pret krūts vēzi nekā citi vēža veidi.

Lai uzzinātu, kāpēc Abravanel un viņa kolēģi izveidoja 3D audzēja atlantu, izmantojot desmitiem paraugu no 60 cilvēkiem ar agresīvu krūts vēža formām. Viņi apskatīja, kā imūnās šūnas tika izplatītas, un atklāja, ka daži imūno šūnu veidi ir biežāki noteiktos audzējos, īpaši cilvēkiem, kuri bija saņēmuši imūnterapiju.

Trīs cilvēkiem biopsijas, kas ņemtas no viena un tā paša audzēja 70–220 dienu intervāla, parādīja atšķirības imūno šūnu daudzumos, kas pazīstami kā T šūnas un makrofāgi. Divos gadījumos šo šūnu skaits laika gaitā bija samazinājies, bet trešajā gadījumā tas bija palielinājies.

"Tas patiešām parāda, cik dinamiska ir imunoloģiskā mikrovides un var izskaidrot, kāpēc mēģinājumi raksturot audzējus un prognozēt reakciju uz imūno kontrolpunkta terapiju no biopsijas vienā laika posmā ir devis nekonsekventus rezultātus," saka Braiens Lehmans, krūts vēža pētnieks, kurš specializējas genomikā Vanderbilt-Žurama vēža centrā Nashville, Tendencee.

Citā pētījumā pētnieki atklāja, ka daži agresīvi krūts vēža apakštipi satur vairāk imūno šūnu nekā citi, un, šķiet, laika gaitā kļuva "izslēgts" Ar Apvidū Šīs šūnas ekspresēja olbaltumvielu, ko sauc par CTLA4, kas ierobežo to spēju reaģēt uz audzējiem. Terapijas, kas vērstas uz CTLA4, ir parādījušas daudzsološus rezultātus melanomas un plaušu vēža ārstēšanā. "Tas paver papildu iespējas šīs terapijas izmantošanai krūts vēža apakšgrupā," saka Lehmans.

CRISPR Watch

Citi eksperimenti parāda, kā šūnas vispirms kļūst par vēža šūnām. Kolorektālā vēža pētījumā Lau un viņa kolēģi izstrādāja "molekulāro pulksteni", lai izsekotu, kā normālas šūnas sāk nekontrolējami proliferēt zarnās Viens Apvidū Viņi izmantoja vienšūnu analīzi un gēnu rediģēšanas rīku (CRISPR), lai izveidotu mutācijas katras šūnas DNS. Šīs mutācijas darbojās kā laika zīmogi, dokumentējot katras šūnas izmaiņu un dalīšanas gaitu.

Lau un viņa komanda izmantoja šo pieeju 418 cilvēku resnās zarnas polipiem un atklāja, ka līdz 30% polipu nāk no vairākiem šūnu tipiem, nevis vienas šūnas. 60% polipu viena šūnu grupa sāka “apdzēst” citus, pieaugot polipam - izraisot audzēja veidošanos. Divi līdzīgi pētījumi pelēm Plkst. Verdzība 8, ieskaitot 260 922 atsevišķu šūnu analīzi no 112 zarnu audu paraugiem, arī parādīja, ka šūnu maisījums kolektīvi ierosina kolorektālos audzējus.

Šie rezultāti izaicina iepriekšējo domāšanu, ka resnās zarnas vēzis rodas no vienotām, neregulētām šūnām zarnu oderē un var paveikt jaunas iespējas agrīnai diagnostikai un iejaukšanai.

"Lai novērtētu [pirmsvēža izaugsmes] risku, cilvēki izmanto lielumu. Jo lielāks audzējs, jo lielāks ir risks," saka Lau. Bet molekulārais pulkstenis un citas analīzes parāda, ka “var būt arī citi biomarķieri, kas saistīti ar ģenētiku un evolūciju”.

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

   Pants
   
   Google Scholar

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

   Pants
   
   Google Scholar

3. Zhu, Y. et al. Dabas vēzis https://doi.org/10.1038/s43018-024-00823-z (2024).

   Pants
   
   Google Scholar

4. Esplin, E.D. et al. Dabas vēzis https://doi.org/10.1038/s43018-024-00831-z (2024).

   Pants
   
   Google Scholar

5. Klughammer, J. et al. Daba Med. https://doi.org/10.1038/s41591-024-03215-z (2024).

   Pants
   
   Google Scholar

6. Iglesia, M. D. et al. Dabas vēzis https://doi.org/10.1038/s43018-024-00773-6 (2024).

   Pants
   
   Google Scholar

7. Sadien, I.D. et al. Daba https://doi.org/10.1038/s41586-024-08053-0 (2024).

   Pants
   
   Google Scholar

8. Lu, Z. et al. Daba https://doi.org/10.1038/s41586-024-08133-1 (2024).

   Pants
   
   Google Scholar

Lejupielādēt atsauces