تغییرات میکروسکوپی سلولی مرتبط با رشد سریع سرطان در بافت‌های سخت

به گزارش مجله خبری نگار، طبق گزارش سازمان بهداشت جهانی، تنها در سال ۲۰۲۲ بیش از ۲۰ میلیون نفر به سرطان مبتلا شدند و نزدیک به ۱۰ میلیون نفر بر اثر این بیماری جان خود را از دست دادند. در حالی که سرطان یک بیماری عظیم است، پاسخ به درمان‌های مؤثرتر ممکن است در یک سلول میکروسکوپی پنهان شده باشد.

مقاله‌ای که توسط آزمایشگاه لِله، به رهبری دانشجویان تحصیلات تکمیلی دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه تگزاس A&M، سامر زاده و دانشجویان تحصیلات تکمیلی دانشکده مهندسی شیمی، تین-چینگ وانگ، منتشر شده است، جزئیات جدیدی در مورد مکانیسم پیشرفت سرطان آشکار کرده است.

این مقاله که در مجله Nature Communications منتشر شده است، تأثیر سفت شدن مکانیکی محیط سلول‌های تومور را بر ساختار و عملکرد هسته بررسی می‌کند.

دکتر تانمی لِله، عضو هیئت علمی مشترک در بخش‌های مهندسی زیست‌پزشکی و مهندسی شیمی، گفت: «درمان سرطان چالش‌برانگیز بوده است. این بیماری بسیار پیچیده است و مکانیسم‌های مولکولی که باعث پیشرفت تومور می‌شوند، به خوبی درک نشده‌اند.» «یافته‌های ما، بینش جدیدی در مورد چگونگی تأثیر سفتی بافت تومور بر تکثیر سلول‌های تومور ارائه می‌دهد.»

در این مقاله، محققان نشان می‌دهند که وقتی یک سلول با یک محیط سخت مواجه می‌شود، لایه هسته‌ای - داربستی که به هسته کمک می‌کند شکل و ساختار خود را حفظ کند - با کشیده شدن سلول روی سطح سخت، صاف و الاستیک می‌شود. این کشیدگی باعث می‌شود پروتئین مرتبط با بله (YAP)، پروتئینی که تکثیر سلولی را تنظیم می‌کند، به داخل هسته حرکت کند.

این محلی‌سازی ممکن است باعث افزایش تکثیر سلولی شود، که می‌تواند رشد سریع سلول‌های سرطانی را در یک محیط خشن توضیح دهد.

زاده گفت: «توانایی ماتریس‌های سفت در تأثیرگذاری بر استرس هسته‌ای و تنظیم محلی‌سازی YAP می‌تواند به توضیح چگونگی تهاجمی‌تر شدن تومور‌ها و شاید حتی مقاوم شدن آنها در برابر درمان در بافت‌های سفت کمک کند.»

این یافته‌ها بر اساس کشف قبلی لِله مبنی بر اینکه هسته سلول مانند یک قطره مایع رفتار می‌کند، بنا شده‌اند. در آن کار، محققان دریافتند که پروتئینی در لایه هسته‌ای به نام لامین A/C به حفظ کشش سطحی هسته کمک می‌کند. مطالعه اخیر نشان داد که کاهش سطح لامین A/C باعث کاهش محلی‌سازی YAP می‌شود که به نوبه خود تکثیر سریع سلولی را کاهش می‌دهد.

زاده توضیح داد: «پروتئین لامین A/C در اینجا نقش کلیدی ایفا می‌کند - کاهش آن باعث شد سلول‌ها کمتر در معرض سختی محیطی قرار گیرند، به ویژه با تأثیر بر محل قرارگیری یک پروتئین تنظیمی کلیدی (YAP) در هسته.»

با وجود پیچیدگی ظاهری و تخصص محدود، زاده و لِله معتقدند که کاربرد‌های گسترده‌تر کشف آنها می‌تواند به توسعه درمان‌های سرطان در آینده کمک کند.

زاده توضیح داد: «کشف چگونگی تأثیر سفتی ماتریس بر تغییرات هسته‌ای و تنظیم مسیر‌های کلیدی مانند سیگنالینگ YAP، دریچه‌ای به سوی توسعه درمان‌هایی که این مسیر‌های مکانیکی را هدف قرار می‌دهند، می‌گشاید.» «دارو‌ها یا درمان‌ها می‌توانند برای نرم کردن محیط تومور با مختل کردن سیگنال‌های فیزیکی که به رشد سلول‌های سرطانی کمک می‌کنند، طراحی شوند. Lamin A/C و مکانیک هسته‌ای مرتبط با آن می‌توانند به اهدافی برای درمان سرطان تبدیل شوند.»

در ادامه، آزمایشگاه لِلِه قصد دارد بررسی کند که یافته‌های آنها تا چه حد در مورد تومور‌های جمع‌آوری‌شده از بیماران صدق می‌کند.