2021 წლის 5 საყურადღებო კიბოს კვლევა

2021 წელს მეცნიერებმა ბევრი რამ გაიგეს: როგორ ხდება ზოგიერთი ცხოველი კიბოს მიმართ ბუნებრივად მდგრადი და როგორ იყენებენ სიმსივნური უჯრედები უჯრედგარე DNA-ს მედიკამენტებისადმი სწრაფი რეზისტენტობის გასავითარებლად. ერთად გადავხედოთ ფუნდამენტურ კვლევებს, რომლებმაც ამ ღირებული ინფორმაციით მეცნიერებას წვლილი შესძინა.

ძაღლები, რომლებიც კიბოს ყნოსვით ამოიცნობენ

სურათი: კიბოს დიაგნოსტიკისთვის გაწვრთნილი ძაღლი ფლორინი შარდის ნიმუშს ყნოსავს.

კიბოს დიაგნოსტიკისთვის ძაღლების ყნოსვის მგრძნობელობის გამოყენება დიდი ხნის იდეაა. მეცნიერებმა ამ იდეაზე დაყრდნობით მანქანების შექმნაც სცადეს, თუმცა არცერთი იყო ადამიანის საუკეთესო მეგობარი ძაღლებივით მგრძნობიარე. მკვლევრებმა ევოლუციასთან შეჯიბრების ნაცვლად საქმის სპეციალისტებისთვის მინდობა გადაწყვიტეს. კონცეფციის დამადასტურებელ კვლევაში მანქანური სწავლების ალგორითმის გასაწვრთნელად ძაღლები გამოიყენეს, რათა მამაკაცებში მეორე ყველაზე გავრცელებული კიბო, პროსტატის კიბო, ამოეცნოთ (დეტალებისთვის იხილეთ ჩვენი სტატია „პროსტატის კიბოს ამომცნობი ძაღლები“).

კვლევაში არმონაწილე, გერმანიის Techische Hochshule Ingolstadt-ის გამოსახულების გაგებისა და ხელოვნური ინტელექტის სამედიცინო გამოყენების პროფესორის მარკ ობრევილის მიხედვით, კვლევაში ნიმუშები მცირე იყო: 50 მამაკაციდან მხოლოდ 12-ს ჰქონდა დადებითი ბიოფსია. ამიტომ ძაღლებმა სხვების მიერ მიღწეული მგრძნობელობა და სპეციფიკურობა ვერ აჩვენეს, თუმცა ეს იმედისმომცემი ნაბიჯი იყო. ობრევილმა კვლევაზე თქვა: „რასაც აკეთებენ, მართლაც ინტერდისციპლინური და ძალიან საინტერესოა. ვფიქრობ, მეთოდი ლოგიკურია… თუმცა ნამდვილად მსურდა მეტი ნიმუშისა და უკეთესი მტკიცებულების ნახვა, რომ ეს მანქანური სწავლებით მართლაც მუშაობს.“

მეტასტაზის ახალმა გაგებამ შეიძლება უკეთეს მკურნალობამდე მიგვიყვანოს

კიბოს უჯრედების საწყისი ქსოვილიდან სხვა ორგანოებსა და ქსოვილებში გადასვლის აღმნიშვნელი მეტასტაზი კვლავ კიბოსთან დაკავშირებული სიკვდილიანობის 90%-ის მიზეზია.

Memorial Sloan Kattering-ის კიბოს ბიოლოგი ედრიენ ბუარი 2013 წელს პაციენტს შეხვდა, რომელიც მის კარიერას მიმართულებას მისცემდა. ბუარს რამდენიმე ფუნდამენტურ კითხვაზე პასუხი არ ჰქონდა: როგორ და რატომ გავრცელდა პაციენტის კიბო ზურგის ტვინის სითხეში? მართლაც, პროცესში, რომელსაც „კიბოს უჯრედების მეტასტაზირება“ ეწოდება, როგორ მოახერხეს მათ ახალ ქსოვილებში კოლონიზაცია და გამრავლება?

ამ პაციენტის წყალობით ბუარმა და სხვა მეცნიერებმა გაიგეს, რომ მეტასტაზირება კიბოს მხოლოდ გვიანი ეტაპი კი არა, რთული პროცესია, რომელიც გაცილებით ადრე შეიძლება დაიწყოს. ასევე აღმოჩნდა, რომ კიბოს უჯრედებს გაღვიძებამდე ზოგჯერ წლების განმავლობაში ძილი შეუძლიათ . ამ ფაქტებმა მეტასტაზური კიბოების დაკვირვებისა და მკურნალობის ახალი გზები გახსნა. ბუარი ამბობს, რომ მკვლევრები მეტასტაზირების სრულად შემცირების გზებს შეიმუშავებენ.

კიბოს უჯრედები გადარჩენისთვის შეიძლება პარაზიტებივით იქცეოდნენ

სიმსივნური უჯრედები შთამბეჭდავი ჰეტეროგენულობით (შერეული სტრუქტურით) არის ცნობილი: თითოეული უჯრედი მეზობლისგან/მოძმისგან ოდნავ განსხვავდება, რაც კიბოს მკურნალობის დიდ სირთულეს ქმნის. ზოგ შემთხვევაში კონკრეტული გენებისა თუ ცილების დაკარგვამ უჯრედებს ცხოვრების ახალი წესის მიღებისკენ შეიძლება უბიძგოს. მინესოტის უნივერსიტეტის მკვლევრებმა აღმოაჩინეს, რომ კიბოს უჯრედები, რომლებსაც DNA-ის აღდგენის ცილოვანი კომპლექსი Ku აკლია, პარაზიტულ ხასიათს იძენს და მეზობელ სიმსივნურ უჯრედებს მათ ციტოპლაზმურ მასალაზე წვდომისთვის უტევს.

ამის გარდა, აღმოჩნდა, რომ პარაზიტებივით მოქმედი კიბოს უჯრედები ზოგჯერ სხვა უჯრედებში შედის და გამოსვლამდე შიგნით დაუზიანებლად რჩება. კვლევის მონაწილე მინესოტის უნივერსიტეტის მოლეკულური ბიოლოგი ნურთენ საიდამი ამბობს, რომ ამან შეიძლება კიბოს უჯრედების მიკროგარემოში არსებულ გენეტიკურ სტრესებთან ადაპტაცია და საბოლოოდ მეტასტაზირება გახადოს შესაძლებელი. „პარაზიტები უჯრედში შედის. იქ იმალება და შემდეგ, როდესაც ყველაფერი ჩაივლის, გამოდის და ბევრად უკეთ შეიძლება გაიზარდოს.“

ვიდეო: Ku70-ის დეფიციტის მქონე კოლორექტალური კიბოს უჯრედის (ყვითელი ისრით ნაჩვენები მწვანე უჯრედი) ერთი უჯრედიდან გამოსვლა და შემდეგ რიგრიგობით ორ სხვა უჯრედში შესვლა.

კიბოს შეიძლება ქრომოსომების გარეთ არსებული DNA მართავდეს

2012 წელს პოლ მიშელი გაოცდა, როდესაც გლიობლასტომის (GBM) მქონე პაციენტების სიმსივნეების გენეტიკისთვის გამოწვევის შემქმნელი განვითარება დაინახა. ზრდის ხელშემწყობი ონკოგენის სამიზნე მედიკამენტებით აგრესიული მკურნალობის მიუხედავად, სიმსივნეებმა ორ პაციენტში რეზისტენტობა განივითარა. მიშელმა და გუნდმა აღმოაჩინეს, რომ ამ რეზისტენტობის გამომწვევი DNA პაციენტების ქრომოსომებში კი არა, თითოეული უჯრედის ბირთვში არსებულ ექსტრაქრომოსომულ DNA-ში (ecDNA) იყო.

სურათი: დანაწევრებული მსხვილი ნაწლავის კიბოს უჯრედების სკანირებადი ელექტრონული მიკროსკოპის სურათზე ექსტრაქრომოსომული DNA ჩანს. (დიდი წერტილები სხვა უჯრედების დაუზიანებელი ბირთვებია) (სურათი გადაიღო Kristen Turner-მა Boundless Bio-დან)

მას შემდეგ აღმოჩნდა, რომ ადრე შეუმჩნეველი ecDNA ონკოგენების ტრანსკრიფციას (კიბოს მამოძრავებელი გენების გამრავლებას) ძალიან მაღალ დონეზე უწყობს ხელს და სრულიად ახალ გენმარეგულირებელ ურთიერთქმედებებსაც კი ქმნის; ეს ყველაფერი ერთად კიბოებს უფრო რეზისტენტულს ხდის.

ამ აღმოჩენამ მიშელსა და მის გუნდს კომპანია Boundless Bio-ს დაარსებისკენაც უბიძგა და ecDNA-ზე დაფუძნებული კიბოების სამკურნალოდ ახალი გზების განსაზღვრისა და შემუშავებისთვის მკურნალობის ახალი ვარიანტები წარმოშვა.

მიშელი „ამაღელვებელია ნიჭიერი მკვლევრების მზარდი ინტერესის დანახვა, რომელთა მიზანი ecDNA-ის ბიოლოგიის ძირითადი ასპექტების გაშიფვრაა“ ამბობს. „მოუთმენლად ველით პაციენტებისთვის ახალი ინსტრუმენტების, თანამშრომლობებისა და მკურნალობების შექმნას.“

ბრმა მიწის თხუნელა ვირთხები კიბოსთან საბრძოლველად Junk (ნაგავ) DNA-ს იყენებენ

სურათი: ბრმა მიწის თხუნელა ვირთხა (როჩესტერის უნივერსიტეტი)

ბრმა მიწის თხუნელა ვირთხების არა მხოლოდ გარეგნობა, გენეტიკაც უცნაურია. ეს უთვალო მღრღნელები უკიდურესად დიდხანს ცოცხლობს და კიბოს მიმართ ბუნებრივად მდგრადია ანთებითი ციტოკინის, ინტერფერონ ბეტას (INF-β), მომატებული წარმოქმნის წყალობით, რომელიც კიბოსწინარე უჯრედების სიკვდილს იწვევს. მკვლევრებმა ახლახან კიბოსთან ბრძოლის ეს უნიკალური უნარი მათ გენომში DNA-ის მიმდევრობებამდე მიაკვლიეს, რომლებსაც საკუთარი თავის კოპირება და სხვა ადგილას ჩასმით გადაადგილება შეუძლია. ეს „მხტომარე გენები“ სიცოცხლის ხეში, მათ შორის ადამიანებშიც გვხვდება, თუმცა ჩვეულებრივ მეთილირებით ითიშება.

თუმცა მკვლევრებმა აღმოაჩინეს, რომ მიწის თხუნელა ვირთხების სწრაფად გამრავლებად უჯრედებში რეტრორანსპოზონის RNA-ები და INF-β უფრო უხვად იყო, DNA-ის მამეთილირებელი ფერმენტების დონე კი დაბალი; ამის ხელოვნურად გამეორება ადამიანის უჯრედებშიც შეძლეს.

კვლევაში არმონაწილე ჯონს ჰოპკინსის სამედიცინო სკოლის კიბოს ბიოლოგმა სტივენ ბეილინმა კვლევაზე თქვა: „ეს ანგარიში აღწერს მნიშვნელოვან ახალ მექანისტურ გაგებას იმის შესახებ, თუ როგორ შეიძლება კიბოს უჯრედებში ანთებითი სიგნალების ამოქმედება უშუალო განადგურებისთვის ან კიბოს დამღუპველი მკურნალობისადმი დაუცველობის შესაქმნელად. ამის მნიშვნელობა მართლაც ძალიან ღრმაა.“