دانشمندان اولین بار هنگام بررسی سلول های سرطانی در زیر میکروسکوپ متوجه این پدیده شدند در اوایل دهه 1900 آنها مشاهده کردند که با تکثیر سلول های سرطانی، برخی از آنها به کروموزوم های بسیار زیادی رسیدند، ساختارهایی که اکنون می دانیم حامل ژن هستند. دیگران با تعداد بسیار کمی پایان دادند.
این مشاهدات هولناک باعث شد که یک جنین شناس آلمانی پیشنهاد کند که تعداد نابجای کروموزوم ها فقط نشانه سرطان نیستند – شاید آنها باعث ایجاد آن می شوند. این ایده تا حد زیادی مورد توجه قرار نگرفت زیرا دانشمندان شروع به کشف ده‌ها ژن فردی کردند که باعث سرطان می‌شدند و داروهایی برای هدف قرار دادن آنها توسعه دادند.
اما اختلال کروموزومی سلول‌های سرطانی یک امر عجیب و غریب در چهره شما باقی مانده است – یک موضوع رایج در 90 درصد سرطان‌ها. همه می دانستند آنجاست. هیچ کس مطمئن نبود که چرا یا چه معنایی دارد.
اوری بن دیوید، دانشیار ژنتیک مولکولی انسانی و بیوشیمی در دانشگاه تل آویو که در مطالعه جدید شرکت نداشت، گفت: «در واقع تا حدودی نادیده گرفته شد، و دلیل آن این است که مطالعه آن واقعاً چالش برانگیز بود. مطالعه. «برای چندین دهه، به نوعی نادیده گرفته می شد. مثل یک فیل در اتاق تحقیقات سرطان بود.»
در مطالعه جدید، دانشمندان متوجه شده اند که چگونه با استفاده از یک هک هوشمندانه CRISPR با این رمز و راز مقابله کنند. کار آنها نشان داد که بدون کروموزوم‌های اضافی، سلول‌های سرطانی خاص دیگر نمی‌توانند تومورها را در حیوانات ایجاد کنند.
عامل سرطان یا اثر پایین دست؟
انسان ها دارای 23 جفت کروموزوم هستند، ساختارهای نخ مانندی طولانی که از DNA و پروتئین ساخته شده اند که حامل ژن های ما هستند. به طور معمول هنگامی که سلول ها تقسیم می شوند، کروموزوم ها از خود کپی می کنند و سپس به طور مرتب و متقارن به سلول های جدید جدا می شوند. اما در سرطان، این رقص به شکلی غیرعادی پیش می‌رود و سلول‌ها به تعداد غیرطبیعی کروموزوم‌ها ختم می‌شوند.
برای چندین دهه، یک معمای کلاسیک در علم مانع از تحقیقات در مورد این پدیده شد: آیا انحرافات علت سرطان بودند یا صرفاً نشانه‌ای از این بود که همه چیز قبلاً در سلول خراب شده بود؟ در آن زمان، افزودن یا حذف کروموزوم ها آسان نبود، بنابراین دانشمندانی که به دنبال پاسخ بودند، باید تا حد زیادی به همبستگی های جذاب تکیه می کردند.
یک مطالعه سلول های ملانوما را در معرض یک ماده شیمیایی قرار داد که کروموزوم های آنها را بیشتر مختل می کرد. این سلول‌ها سریع‌تر در برابر داروی هدفمند مقاومت پیدا کردند، که نشان می‌دهد ناهنجاری‌های کروموزومی ممکن است در توانایی سرطان برای خنثی کردن داروها نقش داشته باشد. مطالعه دیگری نشان داد که هر چه سلول‌های تومور بیمار از نظر کروموزومی ناپایدارتر باشد، احتمال سرطان آنها تهاجمی و پیش‌آگهی ضعیف‌تر است.
مجدداً سؤال علت و معلول مطرح شد: آیا ممکن است اختلال کروموزومی در آن سرطان ها نقش داشته باشد یا فقط یک اثر پایین دستی بوده است؟
با اختراع فناوری ویرایش ژن CRISPR در یک دهه پیش، دانشمندان توانایی اضافه کردن، حذف یا تغییر ژن ها را به دست آوردند. اما حذف کل کروموزوم موضوع دیگری است.
برای انجام مهندسی کروموزوم در مقیاس کامل، جیسون شلتزر، زیست شناس سرطان در دانشکده پزشکی ییل، و تیمش مجبور شدند هک CRISPR را به کار گیرند. ابتدا ژنی از ویروس تبخال را روی کروموزوم های اضافی سلول سرطانی وارد کردند. در ابتدا، کروموزوم 1q را انتخاب کردند که یکی از اولین کروموزوم هایی است که در طول توسعه سرطان سینه، نسخه های اضافی به دست آورده یا از دست می دهد.
آنها سپس از یک درمان تبخال، گانسیکلوویر، برای هدف قرار دادن کروموزوم های اصلاح شده استفاده کردند. این روش سلول ها را با نسخه های اضافی از بین برد و سلول های سرطانی با تعداد کروموزوم های طبیعی را پشت سر گذاشت.
هنگامی که آنها سعی کردند تومورهایی را از این زیرجمعیت سلول های سرطانی رشد دهند، دریافتند که سلول ها دیگر قادر به کاشت تومور در ظرف پتری یا در موش های زنده نیستند. از نظر شلتزر، این شواهد روشنی بود که کروموزوم های اضافی فقط یک اثر نبودند، بلکه عامل بیماری بودند.
شلتزر گفت: «این نقش محوری دارد.
راه های جدید برای حمله به سرطان
در حال حاضر، این تکنیک یک ابزار است، نه یک درمان. هنوز نمی توان به بازگرداندن تعداد طبیعی کروموزوم ها در سلول های سرطانی به عنوان راهی برای جلوگیری از این بیماری فکر کرد.
اما ممکن است به راه دیگری برای هدف قرار دادن سرطان در آینده اشاره کند. درک ژنتیکی سرطان منجر به درمان هایی شده است که جهش های خاصی را هدف قرار می دهد که باعث پیشرفت آن می شود. اما سرطان یک دشمن حیله گر است و اغلب در برابر هر رویکرد درمانی مقاومت می کند.
تشخیص اینکه کروموزوم های اضافی برای ایجاد سرطان بسیار مهم هستند به این معنی است که محققان می توانند از جهت جدیدی حمله کنند: یافتن و کشتن سلول هایی که حاوی کروموزوم های اضافی هستند.
از آنجایی که کروموزوم ها حاوی صدها یا هزاران ژن هستند، چنین رویکردی می تواند تعداد اهداف را افزایش دهد. حتی اگر سرطان در نهایت با از دست دادن کروموزوم‌های اضافی خود در برابر چنین دارویی «مقاوم» شود، این مطالعه نشان می‌دهد که انجام این کار ممکن است توانایی سرطان‌زایی آن را نیز از بین ببرد.
شلتزر گفت، در اصل، کروموزوم اضافی به یک آسیب پذیری درمانی جدید تبدیل می شود. از آنجایی که سلول‌ها همه این مواد ژنتیکی دیگر را دارند، چنین سلول‌هایی ممکن است «به داروهایی که یک ژن را هدف قرار می‌دهند حساس شوند، حتی اگر ربطی به سرطان نداشته باشد».