از یک کرم کوچک، سرنخ‌های جدیدی در مورد اینکه سلول‌های سرطانی متاستاتیک چگونه گسترش مرگبار خود را تقویت می‌کنند –

اکنون، یک مطالعه به رهبری دانشگاه دوک روی این کرم کوچک انجام شده است سی الگانس بینش جدیدی در مورد چگونگی تجمع و استقرار سوخت سلول‌های مهاجم در خطوط مقدم تهاجم برای نیرو دادن به ماشین‌های نفوذ سلولی آنها ارائه می‌کند.

در مطالعه ای در مجله سلول رشدیدیوید شروود، استاد زیست‌شناسی دوک و همکارانش دو ناقل گلوکز را شناسایی کرده‌اند که وقتی غیرفعال می‌شوند، منبع انرژی سلول‌های کرم مهاجم را مختل می‌کنند و حتی برخی از آنها را در مسیر خود متوقف می‌کنند.

این یافته ها در نهایت می تواند منجر به راه های جدیدی برای قطع خطوط عرضه شود که به سلول های سرطانی اجازه متاستاز در انسان می دهد.

شروود گفت: «این یک معامله بزرگ است زیرا جنبه جدیدی از سلول‌های مهاجم را برای هدف‌گیری درمانی به ما می‌دهد.

درمان سرطان متاستاتیک بسیار دشوار است. اکثر داروهای سرطان با از بین بردن سلول های تومور یا کاهش رشد آنها عمل می کنند. اما تعداد بسیار کمی از بیش از 200 داروی ضد سرطانی که برای استفاده بالینی تایید شده اند، در واقع مانع از جدا شدن سرطان از تومور اصلی و گسترش آن به سایر اندام ها می شوند – مقصر اکثریت قریب به اتفاق مرگ های مرتبط با سرطان.

شروود، نویسنده ارشد این مقاله، گفت: «ما هیچ درمانی برای هدف قرار دادن این مرحله نداریم، زیرا درک خوبی از نحوه شکست سلول‌ها از موانع بافتی نداریم. این طعنه آمیز است، زیرا این کشنده ترین جنبه سرطان است، اما آن چیزی است که ما کمتر از همه آن را درک می کنیم.

بخشی از دلیل این است که مطالعه این فرآیند سخت بوده است. گسترش سرطان غیرقابل پیش بینی است و بیشتر سلول های سرطانی در اعماق بدن، فراتر از دسترس میکروسکوپ های نوری متاستاز می دهند.

شروود گفت: «تشخیص یک سلول مهاجم در این عمل سخت است.

بنابراین آزمایشگاه شروود فرآیند مشابهی را در کرم‌های شفاف به طول میلی‌متر مطالعه می‌کند سی الگانس. قبل از اینکه یک کرم در حال رشد بتواند ساخت دستگاه تناسلی خود را به پایان برساند، یک سلول تخصصی به نام سلول لنگر باید از شبکه متراکم و ورقه مانندی عبور کند که رحم کرم را از فرج آن جدا می کند تا مسیری را برای جفت گیری و تخم گذاری باز کند.

هم سلول‌های کرم و هم سلول‌های سرطانی انسان از یک ماشین تهاجمی استفاده می‌کنند: رگباری از برآمدگی‌های پیستون مانند که از سطح سلول جوانه می‌زنند و راه خود را از طریق موانع بافتی می‌کوبند تا مسیری را برای عبور سلول‌ها باز کنند، مانند سوراخ کردن یک تونل فرار.

سوال این است که “سوخت این ماشین ها چیست؟” نویسنده اول، آستا گارد، دانشجوی دکترای زیست شناسی سلولی در دوک، گفت. و آیا می‌توانیم به جای خود ماشین‌ها، آن را هدف قرار دهیم تا آنها را از منبع انرژی خود محروم کنیم تا ماشین‌ها کار نکنند؟

محققان از دوربینی استفاده کردند که به یک میکروسکوپ قدرتمند متصل شده بود تا درون سلول‌های کرم صدها برابر کوچک‌تر از یک دانه شن را بررسی کنند و “شکستن” آنها را در عمل تماشا کنند.

Garde تایم لپس یک سلول مهاجم را در حالی که هل می داد و راه خود را به بافت های همسایه فرو می برد، نشان داد. این سلول با یک حسگر مهندسی شده بود که هر زمان که یک مولکول حامل انرژی به نام ATP به سطح معینی مانند یک سنج سوخت سلولی برسد، روشن می شود. درست در زمانی که سلول در شرف شکستن بود، انفجاری از نور در پشت خطوط مقدم سلول ظاهر شد که ریزش ATP را در زمان رخنه نشان داد.

محققان نشان می دهند که این ATP توسط اندامک هایی به نام میتوکندری – کارخانه های انرژی سلول – تولید می شود که توسط یک نشانه مولکولی به نام نترین به خط مقدم حمله سلول هدایت می شوند.

محققان همچنین حدود 8300 ژن از حدود 20000 ژن کرم را غربال کردند و آنها را یکی یکی با استفاده از تکنیکی به نام تداخل RNA خاموش کردند تا ببینند آیا سلول های کرم هنوز قادر به شکستن هستند یا خیر.

آنها دو ژن را شناسایی کردند که پروتئین های دروازه مانندی به نام های FGT-1 و FGT-2 را رمزگذاری می کنند. اینها درست قبل از حمله در امتداد مرزهای سلول جمع می شوند و گلوکز بیشتری را وارد سلول می کنند، جایی که برای ساختن ATP تجزیه می شود.

هنگامی که محققان این ژن ها را غیرفعال کردند، سطح گلوکز و ATP کاهش یافت و سلول های کرم گسترش آنها را متوقف کردند. از طریق میکروسکوپ، آن‌ها می‌توانستند سلول‌هایی را ببینند که تلاش ضعیفی برای بیرون کشیدن برجستگی‌های پیستون‌مانند جدید انجام می‌دهند، اما اکثر آنها به تأخیر افتادند و یک سوم سلول‌ها به کلی از پیشروی بازماندند.

Garde گفت: “بدون گلوکز، اساساً کل دستگاهی که سلول لنگر برای شکستن غشای پایه استفاده می کند، دچار اختلال می شود.”

بسیاری از دانشمندان هنوز در مورد آنچه که سلول های سرطانی را متاستاز می کند، نمی دانند. شروود گفت، اما محققان امیدوارند که کار آنها بر روی کرم ها به آنها کمک کند “پاشنه آشیل تهاجم سلولی را بیابند.”

شروود گفت: “این جنبه ای از نحوه نفوذ سلول ها است که تا حد زیادی نادیده گرفته شده است.” “اگر بتوانیم این انفجار ATP را متوقف کنیم، می توانیم تهاجم سلولی را محدود یا متوقف کنیم.”

این تحقیق توسط مؤسسه ملی بهداشت (R35GM118049-06، R01AG045183، R01AT009050، DP1DK113644، P40 OD010440)، بنیاد March of Dimes، بنیاد Welch، و مؤسسه پزشکی هوارد هیوز پشتیبانی شده است.