Suche
Mein Konto
Ultra-presné 3D mapy rakovinových buniek odhaľujú tajomstvá rastu nádoru
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 nádoru
Podrobné mapy, ktoré presne zobrazujú umiestnenie buniek v nádoroch a skúmajú biológiu nádorov, ponúkajú nové poznatky o vývoji niekoľkých druhov rakoviny - vrátane rakoviny prsníka, hrubého čreva a pankreasu - a mohli by poskytnúť stopy k potenciálnej liečbe.
V séria 12 štúdií, Publikované 30. októbra v časopise Nature, vedci zo siete Human Tumor Atlas Network (HTAN) analyzovali stovky tisíc buniek z ľudského a živočíšneho tkaniva. Niektoré štúdie popisujú 3D mapy buniek - známe ako bunkové atlasy - V nádoroch, zatiaľ čo iné vytvárajú „molekulárne hodiny“, ktoré sledujú bunkové zmeny, ktoré vedú k rakovine.
„Aplikácia týchto nových nástrojov na rakovinu nám umožňuje pozerať sa na ňu z iného hľadiska,“ hovorí Ken Lau, výpočtový bunkový biológ vo Vanderbilt University Medical Center v Nashville v Tennessee a spoluautor štúdie dokumentujúcej časový priebeh bunkových udalostí pri vývoji kolorektálneho rakoviny rakoviny kolorektálnej rakoviny 1. "V skutočnosti vidíme veci, ktoré sme predtým nevideli."
Mapovanie nádorov
V niektorých štúdiách vedci vytvorili atlasy, ktoré im umožnili študovať nádory na úrovni jednej bunky a skúmali, ako sa vyvíja rakovina. 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 inak. Pochopenie toho, ako rôzne skupiny buniek reagujú na liečbu, by mohlo pomôcť rozvíjať účinnejšie terapie.
Iné štúdie použili 3D mapovanie na preskúmanie vzoriek polypov hrubého čreva - abnormálne výrastky v črevnej výstelke, ktoré sa môžu stať rakovinou. Identifikovali molekulárne zmeny v bunkách polypov, vrátane straty spojení DNA a zmien v génovej aktivite 3 ako aj zmeny imunitnej odpovede, rastu buniek a metabolizmu hormónov 4, čo sa môže vyskytnúť včas a spôsobiť, že sa bunky polypu stanú malígnymi.
Terapie, ktoré sa zameriavajú na tieto zmeny, by mohli zefektívniť liečbu rakoviny a včasné zdravotné zásahy, hovorí Ömer Yilmaz, biológ kmeňových buniek v Massachusetts Institute of Technology v Cambridge. „Najlepšou liečbou rakoviny je prevencia. A ak dokážeme pochopiť, ako rôzne populácie buniek 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 detekčným metódam.“
Pohľady na imunitu
Iné atlasy poskytujú stopy, prečo sa niektoré rakoviny ťažšie liečia ako iné. „Nádory nie sú len zložené z rakovinových buniek,“ hovorí Daniel Abravanel, lekár-vedec v Inštitúte rakoviny Dana-Farber v Bostone v štáte Massachusetts a spoluautor štúdie o rakovine rakoviny prsníka 5. Napríklad imunoterapie, ktoré sa priamo nezameriavajú na rakovinové bunky, ale Podporte imunitný systém, aby ste ich odstránili, Dodáva menej účinná proti rakovine prsníka ako iné typy rakoviny.
Aby zistili, prečo Abramanel a jeho kolegovia vytvorili 3D atlas nádoru s použitím desiatok vzoriek od 60 ľudí s agresívnymi formami rakoviny prsníka. Pozerali sa na to, ako sa imunitné bunky distribuovali, a zistili, že niektoré typy imunitných buniek sú v určitých nádoroch častejšie, najmä u ľudí, ktorí dostali imunoterapiu.
U troch ľudí biopsie odobraté z rovnakého nádoru 70-220 dní vykazovali rozdiely v množstvách imunitných buniek známych ako T bunky a makrofágy. V dvoch prípadoch sa počet týchto buniek v priebehu času znížil, zatiaľ čo v treťom prípade sa zvýšil.
„To skutočne ukazuje, ako dynamické je imunologické mikroprostredie a môže vysvetliť, prečo sa pokusy charakterizovať nádory a predpovedať reakcie na imunitné kontrolné bodové terapie z biopsie v jednom časovom bode priniesli nekonzistentné výsledky,“ hovorí Brian Lehmann, výskumný pracovník rakoviny prsníka, ktorý sa špecializuje na genomiku na Vanderbilt-Igingram Center v Centre v Nashville, Tennessee.
V inej štúdii vedci zistili, že niektoré agresívne podtypy rakoviny prsníka obsahovali viac imunitných buniek ako iné a zdalo sa, že sa časom „stlňovali“ 6. Tieto bunky exprimovali proteín nazývaný CTLA4, ktorý obmedzuje ich schopnosť reagovať na nádory. Terapie zamerané na CTLA4 preukázali sľubné výsledky v liečbe melanómu a rakoviny pľúc. „Tým sa otvára ďalšie možnosti použitia tejto terapie v podskupine rakoviny prsníka,“ hovorí Lehmann.
CRISPR hodinky
Ďalšie experimenty ukazujú, ako sa bunky v prvom rade stávajú rakovinovými bunkami. V štúdii rakoviny hrubého čreva a konečníka Lau a jeho kolegovia vyvinuli „molekulárne hodiny“ na sledovanie toho, ako sa normálne bunky začínajú nekontrolovateľne šíriť v čreve 1. Na vytvorenie mutácií v DNA každej bunky použili analýzu jednobunky a nástroj na úpravu génov (CRISPR). Tieto mutácie pôsobili ako časové pečiatky, ktoré dokumentujú priebeh zmien a divízií každej bunky.
Lau a jeho tím aplikovali tento prístup na 418 ľudských polypov hrubého čreva a zistili, že až 30% polypov pochádza skôr z viacerých typov buniek, a nie z jednej bunky. V 60% polypov začala jedna skupina buniek „predbiehať“ ostatných s rastom polypu - čo viedlo k tvorbe nádoru. Dve podobné štúdie na myšiach 7, 8, vrátane analýzy 260 922 jednotlivých buniek zo 112 vzoriek črevného tkaniva, tiež ukázala, že zmes buniek kolektívne iniciuje kolorektálne nádory.
Tieto výsledky spochybňujú predchádzajúce myslenie, že rakovina hrubého čreva vychádza z jednoduchých, neregulovaných buniek v črevnej výstelke a môže otvoriť nové príležitosti pre včasnú diagnostiku a intervenciu.
„Na vyhodnotenie rizika [prekanceróznych výrastkov] ľudia používajú veľkosť. Čím väčší je nádor, tým vyššie je riziko,“ hovorí Lau. Molekulárne hodiny a ďalšie analýzy však ukazujú, že „môžu existovať ďalšie biomarkery, ktoré zahŕňajú genetiku a vývoj“.
-
Islam, M. a kol. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-07954-4 (2024).
-
Mon, C.-K. a kol. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-08087-4 (2024).
-
Zhu, Y. a kol. Nature Cancer https://doi.org/10.1038/s43018-024-00823-Z (2024).
-
Esplin, E.D. a kol. Nature Cancer https://doi.org/10.1038/s43018-024-00831-Z (2024).
-
Klughammer, J. a kol. Príroda Med. https://doi.org/10.1038/S41591-024-03215-Z (2024).
-
Iglesia, M. D. a kol. Nature Cancer https://doi.org/10.1038/s43018-024-00773-6 (2024).
-
Sadien, I.D. a kol. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-08053-0 (2024).
-
Lu, Z. a kol. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-08133-1 (2024).