2021'de bilim insanları, bazı hayvanların doğal olarak kansere nasıl dirençli hale geldiklerinden, tümör hücrelerinin hızlı ilaç direnci geliştirmek için hücre dışı DNA'yı nasıl kullandıklarına kadar birçok şey öğrendi. Bu değerli bilgiler ile bilime katkı sağlayan temel bilim çalışmalarına birlikte bakalım.
Kanseri Koklayan Köpekler
Görsel: Eğitimli bir kanser tanı köpeği Florin, idrar örneğini kokluyor.
Kanser tanısı için köpeklerin koku alma hassasiyetini kullanmak uzun süredir var olan bir fikirdi. Bilim insanları bu fikirden yola çıkarak makineler bile yapmayı denedi ancak hiçbiri insanların en iyi arkadaşı olan köpekler kadar hassas değildi. Araştırmacılar, evrimle rekabet etmektense işi uzmanlarına bırakmaya karar verdi. Bir kavram kanıtı çalışmasında, erkeklerde en yaygın ikinci kanser türü olan prostat kanserini tespit edebilmek adına makine öğrenim algoritmasını eğitmek için köpekleri kullandı (çalışmanın detayları için bakınız "Prostat kanserini tespit eden köpekler" yazımız).
Almanya, Techische Hochshule Ingolstadt’tan çalışmaya dahil olmayan, görüntü anlama ve yapay zekanın tıbbi uygulamaları alanında Prof. Marc Aubreville’e göre çalışma, yalnızca 12’sinin biyopsi sonucu pozitif çıkan 50 erkekten alınan az sayıda numuneyi içermekte olduğundan köpekler diğerlerinin başarabildiği duyarlılık ve özgüllüğe ulaşamadı, ancak bu umut verici bir adımdı. Aubreville çalışma hakkında şunları söyledi: “Yaptıkları şey gerçekten disiplinler arası ve oldukça havalı. Bence yöntem mantıklı… ancak bunun gerçekten makine öğrenimi ile çalıştığına dair daha fazla örnek ve daha iyi kanıt görmeyi gerçekten çok isterdim.”
Metastaza Dair Yeni Bir Anlayış Daha İyi Tedavilere Yol Açabilir
Kanser hücrelerinin köken aldıkları dokudan başka organ ve dokulara göç etmesini ifade eden metastaz, kansere bağlı yaşam kayıplarının %90'ının nedeni olmaya devam etmektedir.
Memorial Sloan Kattering’den Kanser Biyoloğu Adrienne Boire, 2013 yılında kariyerinin gidişatını belirleyecek bir hasta ile karşılaştı. Boire’nin cevap veremediği bazı temel sorular vardı: Hastanın kanseri, omurilik sıvısına nasıl ve neden yayılmıştı? Gerçekten de “kanser hücrelerinin metastazı” olarak tanımlanan süreç, yeni dokularda tam olarak nasıl kolonize olabilmiş ve çoğalabilmişlerdi.
Bu hasta ile Boire ve diğer bilim insanları, metastazın, kanserin geç bir evresinden ziyade artık çok daha erken başlayabilen karmaşık bir süreç olduğunu öğrenmişti. Ayrıca kanser hücrelerinin bazen uyanmadan önce yıllarca uykuda kalabildiği de bulunmuştu. Bu gerçekler, metastatik kanserleri izlemek ve tedavi etmek için yeni yollar açmıştır. Boire, araştırmacıların metastazı tamamen azaltmanın yollarını geliştirecekleri söylüyor.
Kanser Hücreleri Hayatta Kalmak İçin Parazit Gibi Davranabilir
Tümör hücreleri, etkileyici heterojenlikleri (karma yapı) ile bilinir; her hücre komşusundan/kardeşinden biraz farklı olabilir ve bu da kanser tedavilerinde büyük bir zorluktur. Bazı durumlarda, belirli genlerin veya proteinlerin kaybı, hücreleri yeni yaşam tarzlarını benimsemeye yönlendirebilir. Minnesota Üniversitesi araştırmacıları, Ku kompleksi adı verilen bir DNA onarım protein kompleksinden yoksun kanser hücrelerinin parazitleştiğini ve sitoplazmik materyallerine erişmek için komşu tümör hücrelerine saldırdığını buldu.
Bunun ötesinde, parazit gibi davranan kanser hücreleri bazen diğer hücrelere girdiğini ve çıkmadan önce içeride bozulmadan kaldığı bulundu. Çalışmada yer alan Minnesota Üniversitesi'nden Moleküler Biyolog Nurten Saydam, bunun kanserli hücrelerin mikroçevresindeki genetik streslere uyum sağlamasına ve sonunda metastaz yapmasına izin verebileceğini söylüyor. “Parazitler hücreye girer. Orada saklanır ve sonra her şey bittiğinde ortaya çıkıp çok daha iyi büyüyebilirler.”
Video: Ku70 eksikliği olan bir kolorektal kanser hücresinin (sarı ok ile gösterilen yeşil hücre) bir hücreden çıkışı ve ardından sırası ile diğer iki hücreye girişi.
Kanser, Kromozomların Dışındaki DNA Tarafından Yönlendirilebilir
2012’de Paul Mischel, glioblastom (GBM) hastalarındaki tümörlerin genetiğe meydan okuyacak şekilde geliştiğini görünce şaşırmıştı. Büyümeyi teşvik eden bir onkogeni hedefleyen ilaçlar ile yapılan agresif tedavilere rağmen tümörler iki hasta içinde direnç geliştirmişti. Mischel ve ekibi, bu direnci sağlayan DNA’nın hastaların kromozomlarında değil, her hücrenin çekirdeğinde bulunan ekstra kromozomal DNA’da (ecDNA) olduğunu keşfetti.
Görsel: Parçalanmış kolon kanseri hücrelerinin taramalı elektron mikroskobu görüntüsünde ekstra kromozomal DNA görüntüsü. (Büyük noktalar diğer hücrelerden gelen bozulmamış çekirdekler) (Boundless Bio’dan Kristen Turner tarafından çekilmiştir)
Daha önce gözden kaçan bu ecDNA'nın o zamandan beri oldukça yüksek seviyelerde onkogen transkripsiyonunu (kanser tetikleyici gen çoğalması) teşvik ettiği ve hatta tamamıyla yeni gen düzenleyici etkileşimler yarattığı ve bunların tümünün, kanserleri daha dirençli hale getirmek için birleştiği bulunmuştur.
Bu yeni keşif aynı zamanda, Mischel ve ekibinin Boundless Bio adlı bir şirket kurmalarına öncü olmuş ve ecDNA bazlı kanserleri tedavi etmek için yeni yollar belirlemek ve geliştirmek adına tedaviler için yeni seçenekler de otaya çıkarmıştır.
Mischel, “ecDNA biyolojisinin temel yönlerini deşifre etmeyi amaçlayan yetenekli araştırmacıların artan ilgisini görmek heyecan verici” diyor. “Hastalar için yeni araçların, yeni işbirliklerinin ve yeni tedavilerin geliştirilmesini dört gözle bekliyoruz.”
Kör Köstebek Sıçanlar Kanserle Savaşmak İçin Junk (Çöp) DNA Kullanıyor
Görsel: Kör bir köstebek sıçan (Rochester Üniversitei)
Kör köstebek sıçanların sadece görüntüleri değil genetikleri de tuhaftır. Gözleri olmayan bu kemirgenler, kanser öncesi hücrelerin ölümünü tetikleyen inflamatuar sitokin interferon beta (INF-β) üretiminin artması sayesinde son derece uzun yaşarlar ve doğal olarak kansere dirençlidirler. Araştırmacılar, yakın zamanda bu benzersiz kanserle mücadele yeteneğini, kendilerini kopyalayan ve yeniden bir yere yerleşerek hareket edebilen köstebek sıçanların genomlarındaki DNA dizilerine kadar takip ettiler. Bu “sıçrayan genler”, insanları da içeren hayat ağacında bulunur ancak genellikle metilasyon yoluyla susturulur.
Ancak araştırmacılar, köstebek sıçanlarda, hızlı çoğalabilen hücrelerde retroranspozon RNA’ların ve INF-β’nın daha bol miktarda var iken DNA’yı metilleyen enzim seviyelerinin daha düşük olduğunu ve insan hücrelerinde yapay olarak kopyalayabildiklerini keşfettiler.
Çalışmaya dahil olmayan Johns Hopkins Tıp Fakültesi’nden Kanser Biyoloğu Stephen Baylin çalışma hakkında, "Bu rapor, kanser hücrelerinde inflamatuar sinyalleri doğrudan öldürmek veya kanser öldürücü tedavilere karşı savunmasız hale getirmek için nasıl tetikleyebileceğine dair önemli ve yeni bir mekanik anlayışı anlatmaktadır. Bunun önemi gerçekten oldukça derindir.” dedi.
