Suche
Mein Konto
Ultra-exakta 3D-kartor över cancerceller avslöjar hemlighetstillväxten
Ultra-exakta 3D-kartor över cancerceller dechiffrerar hur tumörer växer och erbjuder nya metoder för terapier.
Ultra-exakta 3D-kartor över cancerceller avslöjar hemlighetstillväxten
Detaljerade kartor som exakt visar platserna för celler i tumörer och undersöker tumörernas biologi ger nya insikter om utvecklingen av flera typer av cancer - inklusive bröst-, kolon- och bukspottkörtelcancer - och kan ge ledtrådar till potentiella behandlingar.
I en serie med 12 studier, publicerad 30 oktober i tidskriften Nature, analyserade forskare från Human Tumor Atlas Network (HTAN) hundratusentals celler från mänsklig och djurvävnad. Några av studierna beskriver 3D -kartor över celler - känd som cellatlaser - I tumörer, medan andra skapar "molekylära klockor" som spårar de cellulära förändringarna som leder till cancer.
"Att tillämpa dessa nya verktyg på cancer gör det möjligt för oss att titta på det ur ett annat perspektiv," säger Ken Lau, en beräkningscellbiolog vid Vanderbilt University Medical Center i Nashville, Tennessee och medförfattare till en studie som dokumenterar tidsförloppet för cellulära händelser i utvecklingen av kolorektal cancer 1. "Vi kan faktiskt se saker vi inte kunde se förut."
Kartläggningstumörer
I några av studierna skapade forskare atlaser som gjorde det möjligt för dem att studera tumörer på encellsnivå och undersöka hur cancer utvecklas. Ett team analyserade organisationen av celler i 131 prover från sex olika typer av cancer, inklusive bröst, kolon, bukspottkörtel- och njurtumörer 2. Forskarna fann att olika regioner i samma tumör kunde reagera annorlunda på läkemedel. Att förstå hur olika cellgrupper svarar på behandlingar kan hjälpa till att utveckla effektivare terapier.
Andra studier använde 3D -kartläggning för att undersöka prover av kolonpolypper - onormala tillväxt i tarmfodret som kan bli cancer. De identifierade molekylära förändringar i cellerna i polypperna, inklusive förlust av DNA -anslutningar och förändringar i genaktivitet 3, liksom förändringar i immunsvar, celltillväxt och hormonmetabolism 4, som kan uppstå tidigt och få polypcellerna att bli maligna.
Terapier som riktar sig till dessa förändringar kan göra cancerbehandlingar och tidiga hälsointerventioner mer effektiva, säger Ömer Yilmaz, en stamcellbiolog vid Massachusetts Institute of Technology i Cambridge. "Den bästa behandlingen för cancer är förebyggande. Och om vi kan förstå hur olika cellpopulationer svarar på miljön och kosten, hur detta påverkar tumörgenes och hur olika kloner bidrar till denna process kan detta leda till bättre förebyggande eller detekteringsmetoder."
Insikt om immunitet
Andra atlaser ger ledtrådar om varför vissa cancerformer är svårare att behandla än andra. "Tumörer består inte bara av cancerceller", säger Daniel Abravanel, en läkare-forskare vid Dana-Farber Cancer Institute i Boston, Massachusetts och medförfattare till en studie om bröstcancer 5. Till exempel immunoterapier som inte direkt riktar sig till cancerceller, men stödja immunsystemet för att eliminera dem, Mindre effektiv mot bröstcancer än andra typer av cancer, tillägger han.
För att ta reda på varför skapade Abravanel och hans kollegor en 3D -tumöratlas med dussintals prover från 60 personer med aggressiva former av bröstcancer. De tittade på hur immunceller distribuerades och fann att vissa typer av immunceller var vanligare hos vissa tumörer, särskilt hos personer som hade fått immunterapi.
Hos tre personer visade biopsier tagna från samma tumör 70-220 dagars mellanrum skillnader i mängden immunceller kända som T-celler och makrofager. I två fall hade antalet av dessa celler minskat med tiden, medan det i det tredje fallet hade ökat.
"This really shows how dynamic the immunological microenvironment is and may explain why attempts to characterize tumors and predict responses to immune checkpoint therapies from a biopsy at a single time point have yielded inconsistent results," says Brian Lehmann, a breast cancer researcher who specializes in genomics at the Vanderbilt-Ingram Cancer Center in Nashville, Tennessee.
I en annan studie fann forskare att vissa aggressiva subtyper av bröstcancer innehöll mer immunceller än andra och tycktes bli "dämpade" över tiden 6. Dessa celler uttryckte ett protein som kallas CTLA4, som begränsar deras förmåga att svara på tumörer. Terapier som riktar sig till CTLA4 har visat lovande resultat i behandling av melanom och lungcancer. "Detta öppnar upp ytterligare möjligheter för användning av denna terapi i en delmängd av bröstcancer," säger Lehmann.
Crispr Watch
Andra experiment visar hur celler blir cancerceller i första hand. I den kolorektala cancerstudien utvecklade Lau och hans kollegor en "molekylär klocka" för att spåra hur normala celler börjar sprida sig okontrollerat i tarmen 1. De använde encellsanalys och ett genredigeringsverktyg (CRISPR) för att skapa mutationer i varje cells DNA. Dessa mutationer fungerade som tidsstämplar och dokumenterade kursen för förändringar och divisioner i varje cell.
Lau och hans team använde denna strategi på 418 humana kolonpolypper och fann att upp till 30% av polyperna kom från flera celltyper snarare än en enda cell. I 60% av polyper började en grupp celler att "överta" andra när polypen växte - vilket ledde till bildandet av en tumör. Två liknande studier på möss 7, 8 inklusive en analys av 260 922 enstaka celler från 112 prover av tarmvävnad, visade också att en blandning av celler kollektivt initierar kolorektala tumörer.
Dessa resultat utmanar tidigare tänkande att koloncancer uppstår från enstaka, oreglerade celler i tarmfodret och kan öppna upp nya möjligheter för tidig diagnos och intervention.
"För att bedöma risken för [prekancerös tillväxt] använder människor storlek. Ju större tumör, desto högre risk," säger Lau. Men den molekylära klockan och andra analyser visar att "det kan finnas andra biomarkörer som involverar genetik och evolution."
-
Islam, M. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-07954-4 (2024).
-
Mån, C.-K. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-08087-4 (2024).
-
Zhu, Y. et al. Naturcancer https://doi.org/10.1038/s43018-024-00823-z (2024).
-
Esplin, E.D. et al. Naturcancer https://doi.org/10.1038/s43018-024-00831-z (2024).
-
Klughammer, J. et al. Nature Med. https://doi.org/10.1038/s41591-024-03215-z (2024).
-
Iglesia, M.D. et al. Naturcancer 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. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-08133-1 (2024).