در سال 2021، 5 پژوهش سرطان جلب توجه کردند

در سال 2021 دانشمندان نکات بسیاری آموختند؛ از اینکه برخی حیوانات چگونه به‌طور طبیعی در برابر سرطان مقاوم می‌شوند تا اینکه سلول‌های تومور چگونه برای ایجاد سریع مقاومت دارویی از DNA خارج‌سلولی استفاده می‌کنند. بیایید با هم پژوهش‌های علوم پایه‌ای را مرور کنیم که با این اطلاعات ارزشمند به علم کمک کرده‌اند.

سگ‌هایی که بوی سرطان را تشخیص می‌دهند

تصویر: فلورین، سگ آموزش‌دیده برای تشخیص سرطان، نمونه ادرار را بو می‌کشد.

استفاده از حساسیت بویایی سگ‌ها برای تشخیص سرطان، ایده‌ای قدیمی بود. دانشمندان با الهام از این ایده حتی ساخت دستگاه‌هایی را امتحان کردند، اما هیچ‌کدام به‌اندازه سگ‌ها، بهترین دوست انسان، حساس نبودند. پژوهشگران به‌جای رقابت با تکامل تصمیم گرفتند کار را به متخصصانش بسپارند. در یک مطالعه اثبات مفهوم، از سگ‌ها برای آموزش الگوریتم یادگیری ماشین با هدف تشخیص سرطان پروستات، دومین نوع شایع سرطان در مردان، استفاده کردند (برای جزئیات مطالعه بنگرید به مطلب ما با عنوان «سگ‌هایی که سرطان پروستات را تشخیص می‌دهند»).

به گفته پروفسور Marc Aubreville، متخصص درک تصویر و کاربردهای پزشکی هوش مصنوعی از Techische Hochshule Ingolstadt در آلمان که در این مطالعه شرکت نداشت، فقط 12 نفر نتیجه نمونه‌برداری مثبت داشتند و مطالعه شامل نمونه‌های اندکی از 50 مرد بود؛ ازاین‌رو سگ‌ها نتوانستند به حساسیت و ویژگی‌ای برسند که دیگران به دست آورده بودند، اما این گامی امیدبخش بود. Aubreville درباره مطالعه گفت: «کاری که انجام داده‌اند واقعاً میان‌رشته‌ای و بسیار جالب است. به نظرم این روش منطقی است… اما واقعاً دوست داشتم نمونه‌های بیشتر و شواهد بهتری ببینم که نشان دهد این روش واقعاً با یادگیری ماشین کار می‌کند.»

درکی تازه از متاستاز می‌تواند به درمان‌های بهتر بینجامد

مهاجرت سلول‌های سرطانی از بافت منشأ خود به اندام‌ها و بافت‌های دیگر، یعنی متاستاز، همچنان علت %90 از مرگ‌های ناشی از سرطان است.

Adrienne Boire، زیست‌شناس سرطان از Memorial Sloan Kattering، در سال 2013 با بیماری روبه‌رو شد که مسیر حرفه‌ای او را تعیین می‌کرد. پرسش‌هایی اساسی وجود داشت که Boire نمی‌توانست به آن‌ها پاسخ دهد: سرطان بیمار چگونه و چرا به مایع نخاعی گسترش یافته بود؟ در واقع، در فرایندی که «متاستاز سلول‌های سرطانی» نامیده می‌شود، این سلول‌ها دقیقاً چگونه توانسته بودند در بافت‌های جدید مستقر شوند و تکثیر پیدا کنند؟

از طریق این بیمار، Boire و دیگر دانشمندان آموخته بودند که متاستاز، به‌جای اینکه صرفاً مرحله‌ای دیررس از سرطان باشد، فرایندی پیچیده است که می‌تواند بسیار زودتر آغاز شود. همچنین مشخص شده بود که سلول‌های سرطانی گاهی پیش از بیدار شدن می‌توانند سال‌ها در حالت خفته بمانند . این واقعیت‌ها راه‌های تازه‌ای برای پایش و درمان سرطان‌های متاستاتیک گشوده‌اند. Boire می‌گوید پژوهشگران راه‌هایی برای کاهش کامل متاستاز توسعه خواهند داد.

سلول‌های سرطانی ممکن است برای بقا مانند انگل رفتار کنند

سلول‌های تومور به ناهمگونی چشمگیر خود (ساختار مختلط) شناخته می‌شوند؛ هر سلول ممکن است اندکی با همسایه یا سلول خواهرش متفاوت باشد و این چالشی بزرگ در درمان سرطان است. در برخی موارد، از دست رفتن ژن‌ها یا پروتئین‌های معین می‌تواند سلول‌ها را به پذیرش شیوه‌های زندگی تازه سوق دهد. پژوهشگران دانشگاه مینه‌سوتا دریافتند که سلول‌های سرطانی فاقد مجموعه پروتئینی ترمیم DNA به نام کمپلکس Ku، انگلی می‌شوند و برای دسترسی به مواد سیتوپلاسمی، به سلول‌های توموری همسایه حمله می‌کنند.

علاوه بر این، مشخص شد سلول‌های سرطانی با رفتار انگلی گاهی وارد سلول‌های دیگر می‌شوند و پیش از خروج، درون آن‌ها دست‌نخورده می‌مانند. زیست‌شناس مولکولی دانشگاه مینه‌سوتا که در این مطالعه شرکت داشت، Nurten Saydam، می‌گوید این وضعیت می‌تواند به سلول‌ها در ریز‌محیط سلول‌های سرطانی اجازه دهد با تنش‌های ژنتیکی سازگار شوند و در نهایت متاستاز ایجاد کنند. «انگل‌ها وارد سلول می‌شوند. در آنجا پنهان می‌شوند و سپس، وقتی همه‌چیز تمام شد، می‌توانند بیرون بیایند و بسیار بهتر رشد کنند.»

ویدیو: خروج یک سلول سرطان کولورکتال فاقد Ku70 (سلول سبز مشخص‌شده با پیکان زرد) از یک سلول و سپس ورود پیاپی آن به دو سلول دیگر.

سرطان می‌تواند توسط DNA خارج از کروموزوم‌ها هدایت شود

در سال 2012، Paul Mischel با مشاهده اینکه در بیماران گلیوبلاستوما (GBM) تومورها به شیوه‌ای خلاف انتظار ژنتیک تکامل می‌یابند، شگفت‌زده شد. با وجود درمان‌های تهاجمی با داروهایی که یک انکوژن محرک رشد را هدف می‌گرفتند، تومورها در دو بیمار مقاومت ایجاد کرده بودند. Mischel و گروهش کشف کردند که DNA ایجادکننده این مقاومت نه در کروموزوم‌های بیماران، بلکه در هسته هر سلول و در DNA خارج‌کروموزومی (ecDNA) قرار دارد.

تصویر: تصویر DNA خارج‌کروموزومی در میکروگراف الکترونی روبشی سلول‌های متلاشی‌شده سرطان کولون. (نقاط بزرگ، هسته‌های سالم سلول‌های دیگر هستند) (تصویربرداری توسط Kristen Turner از Boundless Bio)

از آن زمان مشخص شده است این ecDNA که پیش‌تر از نظر دور مانده بود، رونویسی انکوژن‌ها (تکثیر ژن‌های محرک سرطان) را در سطوحی بسیار بالا تقویت می‌کند و حتی برهم‌کنش‌های کاملاً تازه‌ای در تنظیم ژن به وجود می‌آورد؛ همه این عوامل در کنار هم سرطان‌ها را مقاوم‌تر می‌کنند.

این کشف تازه همچنین به تأسیس شرکتی به نام Boundless Bio توسط Mischel و گروهش انجامید و گزینه‌های تازه‌ای برای درمان، به‌منظور شناسایی و توسعه راه‌های جدید درمان سرطان‌های مبتنی بر ecDNA، فراهم کرد.

Mischel «دیدن علاقه روزافزون پژوهشگران توانمندی که می‌خواهند جنبه‌های بنیادی زیست‌شناسی ecDNA را رمزگشایی کنند، هیجان‌انگیز است» می‌گوید. «مشتاقانه در انتظار توسعه ابزارهای جدید، همکاری‌های تازه و درمان‌های جدید برای بیماران هستیم.»

موش‌های صحراییِ کور برای مبارزه با سرطان از DNA زائد (Junk) استفاده می‌کنند

تصویر: یک موش صحرایی کور (دانشگاه راچستر)

موش‌های صحرایی کور نه‌فقط ظاهری عجیب، بلکه ژنتیکی عجیب نیز دارند. این جوندگانِ بدون چشم، به‌دلیل افزایش تولید سیتوکین التهابی اینترفرون بتا (INF-β) که مرگ سلول‌های پیش‌سرطانی را تحریک می‌کند، عمری بسیار طولانی دارند و به‌طور طبیعی در برابر سرطان مقاوم‌اند. پژوهشگران به‌تازگی این توانایی منحصربه‌فرد مبارزه با سرطان را تا توالی‌های DNA در ژنوم این موش‌ها دنبال کردند که می‌توانند خود را کپی کنند و با قرار گرفتن در مکانی تازه جابه‌جا شوند. این «ژن‌های جهنده» در درخت حیات، از جمله در انسان‌ها، وجود دارند، اما معمولاً از طریق متیلاسیون خاموش می‌شوند.

اما پژوهشگران دریافتند که در سلول‌های با تکثیر سریعِ این موش‌ها، در حالی که RNAهای رتروترانسپوزون و INF-β فراوان‌ترند، سطح آنزیم‌های متیله‌کننده DNA پایین‌تر است؛ همچنین توانستند این وضعیت را به‌طور مصنوعی در سلول‌های انسانی بازسازی کنند.

Stephen Baylin، زیست‌شناس سرطان از دانشکده پزشکی جانز هاپکینز که در این پژوهش شرکت نداشت، درباره مطالعه «این گزارش درکی مهم و تازه از سازوکار ارائه می‌کند که چگونه می‌توان سیگنال‌های التهابی را در سلول‌های سرطانی تحریک کرد تا مستقیماً آن‌ها را بکشند یا در برابر درمان‌های کشنده سرطان آسیب‌پذیرشان کنند. اهمیت این موضوع واقعاً بسیار عمیق است.» گفت.