دانشمندان از ارتباط بین اندازه سلول‌های سرطانی و میزان تهاجمی بودن تومور‌ها خبر داده‌اند

به گزارش مجله خبری نگار، اندازه یک سلول سرطانی ممکن است با میزان فعالیت تکثیر و مقاومت آن در برابر شرایط نامطلوب مرتبط باشد. محققان دانشگاه ویرجینیا تک دریافتند که در میان سلول‌های توموری با ژنوم‌های تکراری، انواع کوچک‌تر دارای ویژگی‌های بارزتری هستند که باعث رشد تومور می‌شوند. ایزوستیا بررسی می‌کند که چرا اندازه کوچک لزوماً یک سلول را کم‌خطرتر نمی‌کند و چگونه تومور‌ها از بافت‌های مجاور سوءاستفاده می‌کنند.

چگونه یک سلول دو برابر کروموزوم بیشتر دریافت می‌کند

کروموزوم‌ها ساختار‌هایی هستند که DNA را بسته‌بندی می‌کنند. بیشتر سلول‌های بدن انسان حاوی دو مجموعه کروموزوم هستند: یکی از مادر و دیگری از پدر به ارث رسیده است. این وضعیت دیپلوئید نامیده می‌شود.

قبل از تقسیم، یک سلول ماده ژنتیکی خود را کپی می‌کند تا آن را بین دو سلول دختر توزیع کند. با این حال، این فرآیند می‌تواند دچار مشکل شود: DNA تکثیر می‌شود، اما خود سلول تقسیم نمی‌شود.

این یک تغییر قابل توجه برای یک سلول توموری است. کپی‌های اضافی از ماده ژنتیکی می‌تواند بر رشد بیشتر آن و تحمل آن در برابر اختلالات ژنتیکی بعدی تأثیر بگذارد. تکثیر ژنوم با سیر نامطلوب تعدادی از بیماری‌های انکولوژیکی مرتبط است، اما به خودی خود رفتار آنها را توضیح نمی‌دهد.

دانشمندان به رهبری زیست‌شناس سلولی، دانیلا سیمینی، تصمیم گرفتند اهمیت تغییرات فیزیکی پس از چنین رویدادی را آزمایش کنند: اینکه آیا سلول و هسته آن متناسب با مقدار DNA افزایش می‌یابند و آیا این موضوع با رفتار آنها مرتبط است یا خیر.

چرا انتظار داشتید سلول‌های بزرگی ببینید؟

اگر ماده ژنتیکی دو برابر شود، منطقی است که انتظار افزایش حجم سلول را داشته باشیم. این اغلب اتفاق می‌افتد، اما سلول‌های سرطانی همیشه از این الگو پیروی نمی‌کنند. محقق متیو بلومفیلد سلول‌های تتراپلوئید را از سلول‌های تومور انسانی به دست آورد و کلون‌ها - گروه‌هایی از نوادگان سلول‌های اصلی منفرد - را رشد داد. معلوم شد که پس از دو برابر شدن ژنوم، اندازه آنها متفاوت است.

برخی از سلول‌ها، با وجود افزایش مقدار ماده ژنتیکی، نسبتاً کوچک باقی ماندند. بنابراین، آگاهی از تعداد مجموعه‌های کروموزومی به تنهایی برای پیش‌بینی اندازه سلول کافی نبود.

این تیم رده‌های سلولی سرطان روده بزرگ و سینه را مطالعه کرد. آنها انواع بزرگ و کوچک سلول‌ها با ژنوم‌های تکثیر شده، توانایی آنها در تکثیر، نفوذ به موانع مدل و تشکیل تومور در موش‌ها را مقایسه کردند. این امر به آنها اجازه داد تا نه تنها ظاهر سلول‌ها را زیر میکروسکوپ ارزیابی کنند، بلکه ویژگی‌های خاص مرتبط با رشد تومور را نیز ارزیابی کنند.

در مدل‌های مورد مطالعه، سلول‌های تتراپلوئید کوچک‌تر عموماً پتانسیل تومورزایی بیشتری نشان دادند. آنها سریع‌تر تکثیر شدند، تهاجمی‌تر بودند و دارو‌های خاص و استرس سلولی را بهتر تحمل کردند.

تهاجم، توانایی نفوذ به ساختار‌های اطراف است. در آزمایش‌های آزمایشگاهی، این موضوع با استفاده از موانع ویژه‌ای که اجزای بافت را تقلید می‌کنند، بررسی می‌شود. چنین آزمایش‌هایی به مطالعه رفتار سلول کمک می‌کنند، اگرچه به خودی خود ثابت نمی‌کنند که بیمار قطعاً دچار متاستاز خواهد شد.

بلومفیلد توضیح داد: «کلون‌های کوچک‌تر تهاجمی‌تر هستند. آنها سریع‌تر رشد می‌کنند، تهاجمی‌تر هستند و دارو‌های ضد سرطان رایج و موادی که باعث استرس سلولی می‌شوند را بهتر تحمل می‌کنند.»

نتیجه غیرمنتظره دیگر: اندازه کوچکتر با میتوز دقیق‌تر - فرآیند توزیع کروموزوم در طول تقسیم سلولی - مرتبط بود. این بدان معناست که سلول‌هایی با ژنوم‌های مضاعف می‌توانند در میزان موفقیت در تولید مثل بعدی نیز متفاوت باشند.

در مطالعات موشی، گونه‌های سلولی تتراپلوئید کوچک نیز پتانسیل تومورزایی بالاتری نسبت به گونه‌های بزرگتر نشان دادند. این مشاهدات در چندین مدل سلولی، علاقه به ارتباط بین اندازه و تهاجمی بودن را افزایش داده است.

با این حال، مقاومت آزمایشگاهی در برابر برخی مواد را نمی‌توان با ناکارآمدی اثبات‌شده‌ی همه درمان‌ها در انسان برابر دانست. چنین نتیجه‌گیری‌هایی نیاز به آزمایش‌های بالینی جداگانه دارد.

تومور محیط خود را تغییر می‌دهد

مطالعه دیگری توسط همین گروه که در PNAS منتشر شد، بر چگونگی تعامل سلول‌هایی با ژنوم‌های تکراری با بافت اطراف تمرکز داشت. تومور تنها مجموعه‌ای از سلول‌های سرطانی نیست. بافت همبند، رگ‌های خونی، سلول‌های ایمنی و مولکول‌های مختلف در داخل و اطراف آن قرار دارند. این اجزا در کنار هم، ریزمحیط تومور را تشکیل می‌دهند.

سلول‌های بدخیم قادر به تغییر این محیط هستند که به نوبه خود بر رشد و گسترش تومور تأثیر می‌گذارد. آزمایش‌ها در ویرجینیا تک، ساختار‌های تولید شده پس از تزریق سلول‌های سرطانی کولورکتال دیپلوئید اولیه و تتراپلوئید تازه تشکیل شده به موش‌ها را مقایسه کردند.

با گذشت زمان، نسبت سلول‌های دارای ژنوم مضاعف کاهش یافت: در داخل بدن، آنها از نظر تولید مثل نسبت به سلول‌های دیپلوئیدی ضعیف‌تر بودند. با این حال، تومور‌ها به رشد خود ادامه دادند و نرخ رشد دو گروه قابل مقایسه بود. این امر محققان را بر آن داشت تا بررسی کنند که آیا سلول‌های تتراپلوئید به روش دیگری به رشد تومور کمک می‌کنند یا خیر.

آیا چنین ارتباطی در بیماران یافت شد؟

برای ارزیابی اهمیت اندازه برای تومور‌های انسانی، نویسندگان مطالعه تحقیقات سرطان به اطلس ژنوم سرطان، یک پروژه بزرگ که داده‌های ژنومی، بالینی و سایر داده‌های مربوط به سرطان را ترکیب می‌کند، روی آوردند.

محققان از اطلاعات مربوط به تکثیر ژنوم، فعالیت ژن، پیامد‌های بیماری و تصاویر نمونه بافت استفاده کردند. یک توضیح مهم: هسته سلول‌های تومور روی اسلاید‌های تشخیصی اندازه‌گیری شدند، نه حجم هر سلول به صورت جداگانه.

در تجزیه و تحلیل تومور‌هایی با تکثیر ژنوم، اندازه کوچکتر هسته با بقای کمتر مرتبط بود. این با نتایج آزمایشگاهی سازگار است و نشان می‌دهد که اندازه ممکن است یک ویژگی اضافی بالقوه مفید باشد.

دانشمندان از ارتباط بین محل زندگی و سلامت پس از سرطان خبر داده‌اند

با این حال، این همبستگی به این معنی نیست که یک اندازه‌گیری واحد می‌تواند سرنوشت یک بیمار خاص را پیش‌بینی کند. روند بیماری تحت تأثیر نوع تومور، مرحله، ویژگی‌های مولکولی، درمان دریافتی و سایر عوامل قرار دارد.

علاوه بر این، این یک تحلیل گذشته‌نگر از داده‌های جمع‌آوری‌شده‌ی قبلی است. اگرچه این به شناسایی الگو‌ها کمک می‌کند، اما هنوز نشان نمی‌دهد که آیا استفاده از شاخص جدید، تصمیمات پزشکان را در طبابت روتین بهبود می‌بخشد یا خیر.

آیا می‌توان از این روش به عنوان یک آزمایش تشخیصی استفاده کرد؟

این مطالعه زمینه را برای آزمایش این موضوع فراهم می‌کند که آیا ارزیابی ترکیبی از تکثیر ژنوم و اندازه هسته می‌تواند تومور‌ها را با دقت بیشتری توصیف کند یا خیر. با این حال، چندین مرحله بین یک شاخص امیدوارکننده و یک ابزار بالینی باقی مانده است. نتایج باید در گروه‌های مستقل بیمار تأیید شوند، یک روش اندازه‌گیری قابل اعتماد باید توسعه یابد و اینکه آیا این شاخص اطلاعات اضافی در مقایسه با پارامتر‌های موجود ارائه می‌دهد یا خیر، باید مشخص شود.

یک سوال جداگانه این است که این رابطه در بیماری‌های مختلف چقدر مشابه است. آزمایش‌ها روی چندین رده سلولی، جهانی بودن آن را در مورد همه انواع سرطان اثبات نمی‌کند. همچنین مشخص نشده است که آیا تغییر اندازه سلول می‌تواند به طور ایمن به عنوان یک درمان استفاده شود یا خیر. این واقعیت که سلول‌های کوچک‌تر تحت شرایط مورد مطالعه سازگارتر بوده‌اند، لزوماً به این معنی نیست که افزایش مصنوعی اندازه آنها، نتایج درمان را برای بیماران بهبود می‌بخشد.

نویسندگان همچنان به مطالعه مکانیسم‌های پشت تفاوت‌های مشاهده‌شده و داده‌های مربوط به تومور‌های انسانی ادامه می‌دهند. نتایج آنها نشان می‌دهد که هنگام تجزیه و تحلیل سلول‌هایی با ژنوم‌های تکراری، تغییرات ژنتیکی، ویژگی‌های فیزیکی و تعاملات با محیط، همگی مهم هستند. ترکیب این عوامل ممکن است توضیح دهد که چرا تومور‌های به ظاهر مشابه، رفتار متفاوتی دارند.