فیزیک بافت نقش کلیدی در رشد تومور دارد

سرطان یک بیماری دشوار برای درمان و مطالعه است و می تواند توسط طیف وسیعی از جهش های ژنتیکی ایجاد شود. به عنوان مثال، ژن RAS جهش یافته باعث از بین رفتن ساختار به اصطلاح بافت اپیتلیال می شود، نوعی بافت که بیرون اندام ها را می پوشاند. برای درک بهتر این فرآیند، محققان TU/e ​​به همراه همکارانش از IBEC در اسپانیا و UCL در بریتانیا بررسی کردند که چگونه ژن RAS منجر به رشد تومور در لایه‌های دوبعدی سلول‌های اپیتلیال می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که فیزیک بافت نقش کلیدی در رشد تومور ایفا می‌کند و نشان می‌دهد که درمان‌های مکانیکی ممکن است به مبارزه با تومورها در درمان‌های آینده کمک کند.

سرطان یک خانواده پیچیده از بیش از 200 بیماری متمایز است که بسیاری از آنها معمولاً توسط یک ژن جهش یافته به نام انکوژن ایجاد می شوند.

یک مثال انکوژن RAS است که در حدود 30 درصد از سرطان های انسان جهش یافته است و به دلیل از بین رفتن ساختار بافت اپیتلیوم شناخته شده است، نوعی بافت که هر قسمتی از بدن را که در معرض بیرون قرار دارد را می پوشانید. جهان و همچنین پوشش بیرونی اندام ها.

در واقع، این بافت اپیتلیوم است که تهاجمی ترین انواع سرطان ها را تولید می کند: کارسینوم. شواهد اخیر نشان می دهد که فیزیک بافت نقش اصلی را در تغییر ساختار بافت اپیتلیوم پس از فعال شدن انکوژن RAS ایفا می کند.

بینش جدید

یک مطالعه جدید به رهبری ویتو کونته، از موسسه مهندسی زیستی کاتالونیا (IBEC) و TU/e، بینش کلیدی در مورد چگونگی کنترل فیزیک بافت بیان انکوژن RAS و از دست رفتن ساختار بافت در مراحل اولیه رشد تومور ارائه کرده است.

کونته می گوید: مدتی است که می دانیم سرطان فیزیک بافت ها را تغییر می دهد. ما اکنون به تدریج درک می‌کنیم که فیزیک بافت نیز به پیشرفت سرطان بازخورد می‌دهد. این تبادل راه‌های جدیدی را برای بهبود درمان‌های کنونی یا حتی ایجاد راه‌های جدیدی مانند مکانیک درمانی باز می‌کند.

با ورقه ای از سلول های طبیعی شروع کنید

برای حفظ ساختار و عملکرد بافت، سلول های اپیتلیال به شیوه ای بسیار هماهنگ با هم کار می کنند. تجزیه ساختار بافتی نشانگر قوی تومورها در بافت اپیتلیال است که تا 90 درصد از همه سرطان ها را تشکیل می دهند.

کونته و تیم بین‌المللی پژوهشگرانش به دنبال بررسی چگونگی دخالت فیزیک در این فرآیند زمانی بودند که انکوژن RAS در یک لایه واحد از سلول‌های اپیتلیال فعال می‌شود. “شناسایی تغییرات مکانیکی در سطح سلولی به طور مستقیم در بدن انسان دشوار است. بنابراین، چالش اصلی ما این بود که راهی برای رشد بافت طبیعی انسان در آزمایشگاه ایجاد کنیم و سپس ساختار و مکانیک تومورها در این بافت‌ها را در زمان واقعی نظارت کنیم. وقتی انکوژن RAS را روشن کردیم.”

تبدیل از 2d به 3d

محققان ورقه های دو بعدی سلول های اپیتلیال را در آزمایشگاه رشد دادند و انکوژن RAS را در نمونه های انتخاب شده فعال کردند. تنها در عرض 24 ساعت، ناپایداری های ساختاری و مکانیکی ناشی از عدم تعادل نیروهای بین سلولی در نمونه ها مشاهده شد.

در کمتر از 48 ساعت، بافت فعال شده با RAS به یک توده 3 بعدی تبدیل شد که نشان دهنده شروع رشد تومور است. از سوی دیگر، نمونه‌های اپیتلیوم تبدیل نشده ساختار کنترل دوبعدی خود را حفظ کردند.

بررسی دقیق‌تر نمونه‌ها با انکوژن فعال RAS نشان داد که سلول‌ها ابتدا به دو لایه مجزا جدا می‌شوند، که کل بافت را برای از دست دادن سازماندهی و متعاقب آن تشکیل یک توده سرطانی سه بعدی آماده می‌کند. محققان از یافته های تجربی خود با مدل سازی داده ها در یک شبیه سازی کامپیوتری حمایت کردند.

مکانیک درمانی های آینده

کونته خاطرنشان می کند: «اگر ما بفهمیم که چرا و چگونه این تغییر ساختار دو بعدی به سه بعدی رخ می دهد، این امکان وجود دارد که تغییرات فیزیکی از این نوع می تواند به عنوان شاخص سرطان زایی در آینده مورد استفاده قرار گیرد که سپس می تواند با مکانیک درمانی مورد هدف قرار گیرد.

کونته می‌گوید: شواهد تجربی حاکی از ماهیت مکانیکی سرطان در حال افزایش است و شک و تردیدهای گذشته تا حدودی کاهش یافته است. با این حال، ما هنوز برای متقاعد کردن کامل جامعه تحقیقات سرطان (و شوراهای تحقیقاتی که بودجه تحقیقات ما را تامین می‌کنند) باید انجام دهیم که رویکردی فراگیرتر برای مطالعه سرطان مورد نیاز است: رویکردی که مکانیک را در ارتباط با بیوشیمی، ایمنی‌شناسی و زیست‌شناسی مولکولی ترکیب می‌کند. ”