Īpaši precīzas vēža šūnu 3D kartes atklāj audzēja augšanas noslēpumus

Īpaši precīzas vēža šūnu 3D kartes atklāj audzēja augšanas noslēpumus

Detalizētas kartes, kas precīzi attēlo šūnu atrašanās vietas audzējos un pārbauda audzēju bioloģiju, sniedz jaunu ieskatu vairāku vēža veidu, tostarp krūts, resnās zarnas un aizkuņģa dziedzera vēža, attīstībā un var sniegt norādes par iespējamo ārstēšanu.

In 12 pētījumu sērija, kas publicēts 30. oktobrī žurnālā Nature, pētnieki no Human Tumor Atlas Network (HTAN) analizēja simtiem tūkstošu šūnu no cilvēka un dzīvnieku audiem. Daži pētījumi apraksta Šūnu 3D kartes – pazīstamas kā šūnu atlanti – audzējos, savukārt citi rada “molekulāros pulksteņus”, kas izseko šūnu izmaiņām, kas izraisa vēzi.

"Šo jauno rīku izmantošana vēzim ļauj mums paskatīties uz to no citas perspektīvas," saka Kens Lau, skaitļošanas šūnu biologs Vanderbiltas Universitātes Medicīnas centrā Nešvilā, Tenesī štatā, un līdzautors pētījumam, kas dokumentē šūnu notikumu laika gaitu kolorektālā vēža attīstībā. 1. "Mēs faktiski varam redzēt lietas, ko mēs iepriekš nevarējām redzēt."

Audzēju kartēšana

Dažos pētījumos pētnieki izveidoja atlantus, kas ļāva viņiem pētīt audzējus vienšūnu līmenī un izpētīt, kā attīstās vēzis. Komanda analizēja šūnu organizāciju 131 paraugā no sešiem dažādiem vēža veidiem, tostarp krūts, resnās zarnas, aizkuņģa dziedzera un nieru audzējiem. 2. Zinātnieki atklāja, ka viena un tā paša audzēja dažādi reģioni var atšķirīgi reaģēt uz zālēm. Izpratne par to, kā dažādas šūnu grupas reaģē uz ārstēšanu, varētu palīdzēt izstrādāt efektīvākas terapijas.

Citos pētījumos tika izmantota 3D kartēšana, lai pārbaudītu resnās zarnas polipu paraugus - patoloģisku izaugumu zarnu oderē, kas var kļūt par vēzi. Viņi identificēja molekulārās izmaiņas polipu šūnās, tostarp DNS savienojumu zudumu un izmaiņas gēnu aktivitātē 3, kā arī izmaiņas imūnās atbildes reakcijā, šūnu augšanā un hormonu metabolismā 4, kas var rasties agri un izraisīt polipu šūnu ļaundabīgu audzēju veidošanos.

Terapijas, kas vērstas uz šīm izmaiņām, varētu padarīt vēža ārstēšanu un agrīnas veselības iejaukšanās efektīvākas, saka Ömers Yilmaz, cilmes šūnu biologs no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta Kembridžā. "Labākā vēža ārstēšana ir profilakse. Un, ja mēs varam saprast, kā dažādas šūnu populācijas reaģē uz vidi un uzturu, kā tas ietekmē audzēju veidošanos un kā dažādi kloni veicina šo procesu, tas varētu novest pie labākām profilakses vai noteikšanas metodēm."

Ieskats imunitātē

Citi atlanti sniedz norādes par to, kāpēc dažus vēža veidus ir grūtāk ārstēt nekā citus. "Audzēji sastāv ne tikai no vēža šūnām," saka Daniels Abravanels, ārsts-zinātnieks Dana-Farber Cancer Institute Bostonā, Masačūsetsā, un pētījuma par krūts vēzi līdzautors. 5. Piemēram, imūnterapijas, kas nav tieši vērstas pret vēža šūnām, bet atbalstīt imūnsistēmu, lai tās novērstu, Viņš piebilst, ka tas ir mazāk efektīvs pret krūts vēzi nekā citi vēža veidi.

Lai noskaidrotu, kāpēc, Abravanels un viņa kolēģi izveidoja 3D audzēju atlantu, izmantojot desmitiem paraugu no 60 cilvēkiem ar agresīvām krūts vēža formām. Viņi pētīja, kā tiek izplatītas imūnās šūnas, un atklāja, ka dažu veidu imūnās šūnas bija biežāk sastopamas noteiktos audzējos, īpaši cilvēkiem, kuri bija saņēmuši imūnterapiju.

Trīs cilvēkiem biopsijas, kas ņemtas no viena un tā paša audzēja ar 70-220 dienu starpību, atklāja atšķirības imūno šūnu daudzumā, kas pazīstams kā T šūnas un makrofāgi. Divos gadījumos šo šūnu skaits laika gaitā bija samazinājies, bet trešajā – palielinājies.

"Tas patiešām parāda, cik dinamiska ir imunoloģiskā mikrovide, un var izskaidrot, kāpēc mēģinājumi raksturot audzējus un prognozēt atbildes reakcijas uz imūno kontrolpunktu terapiju no biopsijas vienā laika punktā ir devuši pretrunīgus rezultātus," saka Braiens Lēmans, krūts vēža pētnieks, kurš specializējas genomikā Vanderbilt-Ingram vēža centrā Nešvilā, Tenesī.

Citā pētījumā pētnieki atklāja, ka daži agresīvi krūts vēža apakštipi satur vairāk imūnšūnu nekā citi un laika gaitā šķita "klusināti". 6. Šīs šūnas ekspresēja proteīnu, ko sauc par CTLA4, kas ierobežo to spēju reaģēt uz audzējiem. Terapijas, kuru mērķis ir CTLA4, ir parādījušas daudzsološus rezultātus melanomas un plaušu vēža ārstēšanā. "Tas paver papildu iespējas šīs terapijas lietošanai krūts vēža apakškopā," saka Lēmans.

CRISPR pulkstenis

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 vairoties zarnās. 1. Viņi izmantoja vienas šūnas analīzi un gēnu rediģēšanas rīku (CRISPR), lai izveidotu mutācijas katras šūnas DNS. Šīs mutācijas darbojās kā laika zīmogi, dokumentējot katras šūnas izmaiņu un sadalījumu gaitu.

Lau un viņa komanda izmantoja šo pieeju 418 cilvēka resnās zarnas polipiem un atklāja, ka līdz 30% polipu nāk no vairākiem šūnu tipiem, nevis no vienas šūnas. 60% polipu viena šūnu grupa sāka "apdzīt" citas, polipam augot, izraisot audzēja veidošanos. Divi līdzīgi pētījumi ar pelēm 7, 8, tostarp 260 922 atsevišķu šūnu analīze 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 atsevišķām, neregulētām zarnu gļotādas šūnām un var pavērt jaunas iespējas agrīnai diagnostikai un iejaukšanās.

"Lai novērtētu [pirmsvēža augšanas] risku, cilvēki izmanto izmēru. Jo lielāks audzējs, jo lielāks risks," saka Lau. Taču molekulārais pulkstenis un citas analīzes liecina, 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).

   Raksts
   
   Google Scholar

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

   Raksts
   
   Google Scholar

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

   Raksts
   
   Google Scholar

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

   Raksts
   
   Google Scholar

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

   Raksts
   
   Google Scholar

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

   Raksts
   
   Google Scholar

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

   Raksts
   
   Google Scholar

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

   Raksts
   
   Google Scholar

Lejupielādēt atsauces