سلول های سرطانی یک بیمار چقدر شبیه هم هستند؟

حتی در یک بیمار مبتلا به سرطان، تنوع گسترده ای از سلول های تومور فردی وجود دارد که رفتارهای متمایز مربوط به رشد، متاستاز و پاسخ به شیمی درمانی را نشان می دهند. برای انجام این رفتارها، هر سلول سرطانی از ژن‌های خود برای ساخت مولکول‌های مورد نیاز به روشی منحصربه‌فرد به نام «امضای بیان ژن» استفاده می‌کند. برای ارتباط امضای بیان ژن با پیشرفت سرطان و مقاومت در برابر شیمی درمانی، تیمی از دانشمندان به سرپرستی Rong Lu از USC و Akil A. Merchant از Cedars-Sinai یک فناوری ژنتیکی جدید را در یک مطالعه منتشر شده معرفی کردند. ارتباطات طبیعت.

برای توسعه سیستم آزمایشی، نویسنده اول Humberto Contreras-Trujillo از USC و همکارانش دو فناوری موجود را ترکیب کردند. اولین مورد محققان را قادر می سازد تا نشانه های بیان ژن تک تک سلول های سرطانی بیماران مبتلا به سرطان خون را بخوانند. فناوری دوم که توسط آزمایشگاه لو توسعه داده شد، به دانشمندان اجازه داد تا سلول‌های لوسمی فردی را با “بارکدهای” وراثتی مبتنی بر DNA برچسب‌گذاری کنند و راهی برای ردیابی نه تنها سلول‌ها، بلکه همچنین نتاج آنها در طول پیشرفت بیماری ارائه دهند.

این تیم با استفاده از این سیستم آزمایشی، امضاهای بیان ژن نمونه ای از سلول های لوسمی بارکد شده را تجزیه و تحلیل کردند و سپس بقیه سلول ها را به موش پیوند زدند.

امضاهای بیان ژن متمایز با اندام‌های مختلفی که سلول‌های سرطانی در موش‌ها قرار می‌گیرند همبستگی دارد. به عنوان مثال، سلول‌های سرطانی با بیان بالای ژنی به نام CMC2 تمایل به استعمار تخمدان‌ها داشتند، در حالی که سلول‌هایی با سطوح پایین بیان CMC2 کلونی‌هایی در خون و طحال ایجاد کردند.

سایر سلول‌های سرطانی با بیان ژن‌های BTK، DNAJC و LRIF1 بیشتر تمایل به تولید نتاج در جیب‌های مجزای مغز استخوان داشتند. هنگامی که دانشمندان این ژن ها را غیرفعال کردند، سلول های سرطان خون مهاجرت را تسریع کردند و توانایی خود را برای چسبیدن به سلول های دیگر در مغز استخوان از دست دادند.

لو که استادیار زیست شناسی سلول های بنیادی ریچارد ان. مرکین است، گفت: “در مطالعه خود توانستیم ژن های ناشناخته قبلی را شناسایی کنیم که در پیشرفت بیماری و مقاومت در برابر شیمی درمانی نقش دارند. این ژن ها ممکن است اهداف جدیدی را برای درمان های آینده فراهم کنند.” و پزشکی احیا کننده، مهندسی زیست پزشکی، پزشکی، و پیری در USC، و یک محقق انجمن لوسمی و لنفوم.

این مطالعه با نشان دادن اینکه سلول‌های سرطانی با امضای بیان ژن متمایز تمایل به رشد در اندام‌های مختلف و جیب‌های مغز استخوان دارند، بر مشکل عمده‌ای که محققان سرطان با آن‌ها روبه‌رو هستند، تاکید کرد: مطالعه نمونه‌های غیرنماینده سلول‌های بیمار. به عنوان مثال، اگر پزشک سلول‌های بیمار را از طریق خون‌گیری استاندارد جمع‌آوری کند، نمونه شامل سلول‌های لوسمی غیر گردشی که در جیب‌های مغز استخوان هستند، نخواهد بود. حتی نگران‌کننده‌تر، از آنجایی که این سلول‌های سرطانی به طور یکنواخت توزیع نشده‌اند، بیوپسی‌های استاندارد مغز استخوان ممکن است بیماری را در بیمار به درستی تشخیص ندهند.

هنگامی که سلول های بیمار به موش های آزمایشگاهی به منظور انجام تحقیقات سرطان پیش بالینی پیوند می شوند، چالش های مشابهی وجود دارد. کمتر از یک درصد از سلول های بیمار در موش رشد و تکثیر می شوند.

اگر سلول های بیمار از یک موش جمع آوری و متعاقباً به موش دیگر پیوند زده شود، این مشکلات بیشتر می شود. این عمل، که به عنوان پیوند سریال شناخته می شود، یک تکنیک استاندارد برای اجازه دادن به نمونه های کوچک از سلول های بیمار است تا به مقادیر بیشتر مورد نیاز برای تحقیق گسترش یابد. با این حال، جدید ارتباطات طبیعت مطالعه نشان می‌دهد که پیوندهای سریالی همچنین به بقای سلول‌های سرطانی با امضای بیان ژن خاص کمک می‌کند.

علاوه بر این، سلول‌های بیماران عودکننده در مقایسه با سلول‌هایی که قبل از هر گونه درمان درمانی از همان بیماران به دست می‌آیند، احتمال کمتری برای زنده ماندن در هنگام پیوند به موش به نظر می‌رسد. در اغلب موارد، نتاج یک یا دو سلول لوسمی از فاز عودکننده در موش‌های پیوندی غالب بود.

مرچنت که پزشک دانشمند در Cedars-Sinai است، گفت: سیستم جدید ما محدودیت های آشکاری را در مدل های لوسمی ایجاد کرد که در حال حاضر برای انجام مراحل نهایی آزمایش قبل از پیشرفت درمان های بالقوه درمانی به آزمایشات بالینی انسانی استفاده می شود. این مدل‌های لوسمی، تنوع کامل سلول‌های تومور منفرد را در یک بیمار نشان نمی‌دهند، چه رسد به جمعیت وسیع‌تری از بیماران مبتلا به این بیماری.»

محققان همچنین موش‌های خود را در معرض انواع مختلف رژیم درمانی استاندارد لوسمی قرار دادند: شیمی‌درمانی فشرده کوتاه‌مدت، و به دنبال آن درمان نگهدارنده طولانی‌مدت. نشانه‌های بیان ژن مشخصی در سلول‌های لوسمی وجود داشت که در نهایت به دلیل درمان شدید از بین رفتند، به دلیل درمان نگهدارنده رشد نکردند، یا فقط به ترکیبی از هر دو پاسخ دادند. بر این اساس، در عمل بالینی واقعی، ثابت شده است که درمان ترکیبی بهترین رویکرد کلی برای بیماران است.

لو گفت: «با استفاده از سیستم آزمایشی خود، ما چیزهای زیادی در مورد چگونگی تأثیر بیان ژن تک تک سلول‌های لوسمی بر پیشرفت و مقاومت درمانی آنها آموختیم.» همین سیستم می‌تواند بینش‌های مشابهی در مورد بسیاری از انواع دیگر سرطان ارائه دهد و به شناسایی و شناسایی سلول‌های خاصی که عامل بیماری و مقاومت در درمان هستند کمک کند.»