به گزارش پایگاه اطلاع‌رسانی بنیان، محققان در دانشکده پزشکی استنفورد دریافته‌اند که سلول‌های سرطانی سال‌ها قبل از اینکه به عنوان پیش بدخیمی قابل شناسایی باشند، مجموعه‌ای از تغییرات ژنتیکی خاص را به روشی قابل پیش‌بینی و متوالی جمع آوری می‌کنند. بسیاری از این تغییرات بر مسیرهایی که تقسیم سلولی، ساختار و پیام رسانی داخلی را کنترل می‌کنند، تاثیر می‌گذارند؛ و باعث می‌شوند که سلول‌ها مدت‌ها قبل از بروز هرگونه نشانه یا علائم قابل مشاهده، آماده بد شدن شوند تا از بین بروند.

این مطالعه اولین مطالعه‌ای است که به طور کامل تکامل طبیعی مراحل اولیه سرطان‌های انسانی را مشاهده می‌کند، و از سلول‌هایی شروع می‌شود که دارای یک جهش اولیه سرطان هستند و با پانلی از فرزندان که دارای کهکشانی از ناهنجاری‌های ژنتیکی هستند به اوج خود می‌رسد. به گفته محققان، شناسایی اولین گام‌های مرتبط با توسعه سرطان در آینده نه تنها می‌تواند تشخیص زودتر از همیشه را تسهیل کند؛ زمانی که یک نتیجه مرگبار تنها یک چشمک در چشم یک سلول سرکش است؛ بلکه ممکن است مداخلات جدیدی را برجسته کند که می‌تواند بیماری را در مسیر خود متوقف کند. دکتر کریستینا کورتیس، نویسنده ارشد این تحقیق پروفسور پزشکی، ژنتیک و علم داده‌های زیست پزشکی، گفت: " در حالت ایده‌آل، ما می‌توانیم راه‌هایی برای رهگیری این پیشرفت قبل از اینکه سلول‌ها واقعاً سرطانی شوند، پیدا کنیم. آیا می‌توانیم حداقل مجموعه‌ای از تغییرات ژنتیکی را شناسایی کنیم که نشان می‌دهد سلول پیشرفت خواهد کرد؟ و اگر چنین است، آیا می‌توانیم مداخله کنیم؟ تکرارپذیری چشمگیر در تغییرات ژنتیکی که از چندین اهداکننده مشاهده کردیم، نشان می‌دهد که این امکان وجود دارد."

سلول‌های آغازی پلید

این تحقیق بر اساس کار قبلی در آزمایشگاه کورتیس است که نشان می‌دهد برخی از سلول‌های سرطانی روده بزرگ به ظاهر بد به دنیا آمده‌اند. آن‌ها مدتها قبل از اینکه بیماری قابل تشخیص باشد، توانایی متاستاز را به دست می آورند. کورتیس گفت: "مطالعات ما روی تومورهای ایجاد شده به ما نشان داد که تغییرات ژنومی اولیه به نظر می‌رسد که اتفاقات بعدی را دیکته کند و به نظر می‌رسد بسیاری از این تغییرات قبل از تشکیل تومور اتفاق می افتد. ما می‌خواستیم بدانیم در مراحل اولیه چه اتفاقی می‌افتد. سلول سرطانی چگونه تکامل می‌یابد، و آیا این مسیر تکاملی قابل تکرار است؟ اگر با مجموعه‌ای از شرایط شروع کنیم، آیا در هر مورد همان نتیجه را خواهیم گرفت؟" محققان توده‌های کوچک و سه بعدی سلول‌های معده انسان به نام ارگانوئیدهای معده را مورد مطالعه قرار دادند. این سلول‌ها از بیمارانی که برای درمان چاقی تحت عمل جراحی بای پس معده قرار می گرفتند، به دست آمد. در ابتدای مطالعه، محققان با غیرفعال کردن تولید یک پروتئین کلیدی مرتبط با سرطان به نام p53 که زمان و تعداد دفعات تقسیم یک سلول را تنظیم می‌کند، سلول‌ها را به سمت سرطان سوق دادند. جهش در p53 به عنوان یک رویداد اولیه در بسیاری از سرطان‌های انسانی شناخته می‌شود، و باعث تجمع تغییرات ژنتیکی اضافی از جمله جهش‌ها و تغییر شماره کپی می‌شود، که در آن مناطق تکراری ژنوم در طول تقسیم سلولی از دست می‌روند یا به دست می آیند. سپس منتظر ماندند. دانشمند پسادکتری سابق کاسپر کارلسون، دانشجوی دکترا و دانشجوی فارغ التحصیل مهمان، موریتز پرازیبیلا هر دو هفته یکبار، به مدت دو سال، تغییرات ژنتیکی را که در سلول‌های در حال تقسیم اتفاق می‌افتد را،  فهرست‌بندی می‌کرد. وقتی کارلسون و پرزیبیلا داده‌ها را تجزیه و تحلیل کردند، دریافتند که اگرچه تغییرات به‌طور تصادفی رخ می‌دهد، اما آن‌هایی که تناسب بیشتری را ایجاد می‌کنند، به سلول‌های میزبان خود برتری تکاملی بیشتری نسبت به سایر سلول‌های موجود در ارگانوئید می‌دهند. با ادامه تقسیم سلول‌ها و تکرار چرخه جهش و رقابت در بسیاری از تکرارها، محققان برخی موضوعات مشترک را مشاهده کردند.

مسیرهای قابل پیش بینی

کورتیس گفت: " الگوهای تکرارشونده‌ای وجود دارند. مناطق خاصی از ژنوم به طور مداوم خیلی زود پس از غیرفعال شدن اولیه p53 از دست می‌روند. این موضوع بارها در سلول‌های حاصل از آزمایش‌های مستقل با یک اهداکننده و در بین اهداکنندگان دیده شد. این امر نشان می‌دهد که این تغییرات ذاتی سلول هستند و در تکامل تومور سخت شده‌اند. در عین حال، این سلول‌ها و ارگانوئیدها بیشتر در زیر میکروسکوپ طبیعی به نظر می‌رسند. آن‌ها هنوز به سرطان پیشرفت نکرده‌اند." پژوهشگران دریافتند که این تغییرات اولیه معمولا در مسیرهای بیولوژیکی رخ می‌دهند که زمان، تعداد دفعات و چگونگی تقسیم یک سلول را کنترل می‌کنند، که با شبکه سیگنالینگ داخلی پیچیده یک سلول که هزاران مرحله لازم برای اجرای روان آن را هماهنگ می‌کند، یا ساختار و قطبیت سلول را کنترل می‌کند، توانایی آن برای دانستن اینکه چه چیزی بالا و پایین است و قرار دادن خود با توجه به سلول‌های همسایه برای تشکیل یک بافت عملکردی فعال است. محققان مشاهده کردند که الگوهای مشابهی بارها و بارها در سلول‌های اهداکنندگان مختلف رخ می‌دهد. مانند آبی که از سرازیری به بسترهای نهر خشک می‌ریزد، سلول‌ها مسیرهای آزمایش شده و واقعی را دنبال می‌کنند و با هر تغییر ژنتیکی جدید شتاب بیشتری می‌گیرند. تعدادی از این تغییرات منعکس کننده جهش‌هایی است که قبلا در سرطان معده و مری بارت (یک وضعیت پیش سرطانی ناشی از سلول‌هایی که روده بزرگ و معده را پوشانده‌اند.) مشاهده شده بود، کورتیس گفت: " این تغییرات به شیوه‌ای کلیشه‌ای رخ می‌دهند که حاکی از محدودیت‌هایی در سیستم است. درجه‌ای از قابلیت پیش بینی در سطح ژنومی و حتی بیشتر از آن در سطح رونوشت وجود دارد، در مسیرهای بیولوژیکی که تحت تأثیر قرار می‌گیرند، که بینش‌هایی را در مورد چگونگی ایجاد این سرطان‌ها ارائه می‌دهد. کورتیس و همکارانش قصد دارند این مطالعه را در انواع مختلف سلولی تکرار کنند و رویدادهایی غیر از جهش p53 را آغاز کنند. کورتیس گفت: " ما در حال تلاش برای درک این موضوع هستیم که تبدیل بدخیم دقیقا چیست گرفتن این سلول‌ها در عمل، در شرف سقوط از لبه، به چه معناست؟ ما می‌خواهیم این مطالعه را با سایر انواع بافت‌های دیگر تکرار کنیم و شروع جهش‌ها تکرار کنیم تا بتوانیم رویدادهای ژنتیکی اولیه را که در اندام‌های مختلف رخ می‌دهد، را درک کنیم.  ما می‌خواهیم تعامل بین میزبان و محیط را مطالعه کنیم. آیا عوامل التهابی در افزایش پیشرفت نقش دارند؟ ما می‌دانیم که مهم است که سلول‌های این ارگانوئیدها با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و این برای درک پیشرفت و پاسخ درمانی مهم است."

پایان مطلب./