5 cercetări oncologice remarcabile din 2021

În 2021, oamenii de știință au aflat multe: de la felul în care unele animale devin în mod natural rezistente la cancer până la modul în care celulele tumorale utilizează ADN extracelular pentru a dezvolta rapid rezistență la medicamente. Să privim împreună studiile fundamentale care au contribuit la știință prin aceste informații valoroase.

Câini care detectează cancerul prin miros

Imagine: Florin, un câine antrenat pentru diagnosticarea cancerului, miroase o probă de urină.

Ideea de a folosi sensibilitatea olfactivă a câinilor pentru diagnosticarea cancerului există de mult. Pornind de la ea, oamenii de știință au încercat chiar să construiască aparate, dar niciunul nu era la fel de sensibil ca acești buni prieteni ai omului. În loc să concureze cu evoluția, cercetătorii au decis să lase treaba experților. Într-un studiu de demonstrare a conceptului, au folosit câini pentru a antrena un algoritm de învățare automată să detecteze cancerul de prostată, al doilea cel mai frecvent cancer la bărbați (pentru detalii, vedeți articolul nostru „Câini care detectează cancerul de prostată”).

Potrivit prof. Marc Aubreville de la Techische Hochshule Ingolstadt, Germania, specialist în înțelegerea imaginilor și aplicații medicale ale inteligenței artificiale, care nu a participat la studiu, acesta a inclus puține probe, provenite de la 50 de bărbați, dintre care doar 12 aveau biopsie pozitivă. Câinii nu au atins sensibilitatea și specificitatea obținute de alții, dar era un pas promițător. Aubreville a spus: „Ceea ce au făcut este cu adevărat interdisciplinar și foarte interesant. Cred că metoda are sens… dar mi-ar plăcea mult să văd mai multe exemple și dovezi mai bune că funcționează cu adevărat prin învățare automată.”

O nouă înțelegere a metastazării poate duce la tratamente mai bune

Migrarea celulelor canceroase din țesutul de origine în alte organe și țesuturi, numită metastazare, continuă să fie cauza a 90% dintre decesele prin cancer.

În 2013, Adrienne Boire, biolog oncolog de la Memorial Sloan Kattering, a întâlnit un pacient care avea să îi schimbe cariera. Existau întrebări fundamentale la care nu putea răspunde: cum și de ce se răspândise cancerul pacientului în lichidul cefalorahidian? Cum anume reușiseră celulele să colonizeze și să se multiplice în țesuturi noi în procesul numit „metastazarea celulelor canceroase”?

Prin acest pacient, Boire și alți oameni de știință au învățat că metastazarea este un proces complex care poate începe mult mai devreme, nu doar într-un stadiu tardiv al cancerului. Au mai constatat că uneori celulele canceroase pot rămâne latente ani întregi înainte de a se reactiva. Aceste constatări au deschis noi căi de monitorizare și tratament ale cancerelor metastatice. Boire spune că cercetătorii vor dezvolta modalități de reducere a metastazării în ansamblu.

Celulele canceroase se pot comporta ca paraziții pentru a supraviețui

Celulele tumorale sunt cunoscute pentru heterogenitatea lor impresionantă (structura mixtă): fiecare poate fi puțin diferită de vecina sau sora ei, ceea ce constituie o mare dificultate în tratamentul cancerului. Uneori, pierderea anumitor gene sau proteine le poate determina să adopte noi moduri de viață. Cercetătorii Universității din Minnesota au constatat că celulele canceroase lipsite de un complex proteic de reparare a ADN, numit complexul Ku, devin parazitare și atacă celulele tumorale vecine pentru a avea acces la materialul lor citoplasmatic.

Mai mult, s-a constatat că uneori celulele canceroase cu comportament parazitar intră în alte celule și rămân intacte în interior înainte de a ieși. Biologa moleculară de la Universitatea din Minnesota, participantă la studiu, Nurten Saydam, spune că, în micromediul celulelor canceroase, acest lucru le-ar putea permite să se adapteze stresurilor genetice și, în cele din urmă, să metastazeze. „Paraziții intră în celulă. Se ascund acolo, iar apoi, când totul s-a încheiat, pot ieși și se pot dezvolta mult mai bine.”

Video: O celulă de cancer colorectal cu deficit de Ku70 (celula verde indicată de săgeata galbenă) iese dintr-o celulă și intră apoi, pe rând, în alte două.

Cancerul poate fi dirijat de ADN din afara cromozomilor

În 2012, Paul Mischel a fost surprins să observe că tumorile pacienților cu glioblastom (GBM) evoluau într-un mod care sfida genetica. În ciuda tratamentelor agresive cu medicamente ce ținteau o oncogenă favorizantă a creșterii, tumorile dezvoltaseră rezistență la doi pacienți. Mischel și echipa sa au descoperit că ADN care asigura această rezistență nu se afla în cromozomii pacienților, ci în ADN extracromozomial(ecDNA), prezent în nucleul fiecărei celule.

Imagine: ADN extracromozomial într-o imagine de microscopie electronică de scanare a unor celule fragmentate de cancer de colon. (Punctele mari sunt nuclei intacți proveniți din alte celule.) (Imagine realizată de Kristen Turner de la Boundless Bio.)

S-a constatat ulterior că acest ecDNA, trecut anterior cu vederea, favorizează transcripția oncogenelor la niveluri foarte ridicate (multiplicarea genelor care declanșează cancerul) și chiar creează interacțiuni complet noi de reglare genică; toate contribuie la rezistența sporită a cancerelor.

Noua descoperire i-a determinat pe Mischel și echipa sa să înființeze compania Boundless Bio și a deschis noi opțiuni terapeutice pentru identificarea și dezvoltarea unor modalități de a trata cancerele bazate pe ecDNA.

Mischel spune: „Este incitant să vedem interesul crescând al cercetătorilor talentați care urmăresc să descifreze aspectele fundamentale ale biologiei ecDNA”. „Așteptăm cu interes dezvoltarea unor instrumente noi, a unor noi colaborări și a unor noi tratamente pentru pacienți.”

Șobolanii-cârtiță orbi folosesc ADN junk (rezidual) pentru a combate cancerul

Imagine: Un șobolan-cârtiță orb (Universitatea din Rochester)

Șobolanii-cârtiță orbi au nu doar un aspect neobișnuit, ci și o genetică aparte. Aceste rozătoare fără ochi trăiesc foarte mult și sunt natural rezistente la cancer datorită producției crescute a citokinei inflamatorii interferon beta (INF-β), care declanșează moartea celulelor precanceroase. Cercetătorii au urmărit recent această capacitate unică de combatere a cancerului până la secvențe ADN din genomul lor care se pot copia și deplasa prin inserarea într-un alt loc. Aceste „gene săltărețe” există în arborele vieții, inclusiv la oameni, dar sunt de obicei reduse la tăcere prin metilare.

Cercetătorii au descoperit însă că, la șobolanii-cârtiță, celulele cu proliferare rapidă conțin mai mult ARN de retrotranspozoni și INF-β, în timp ce nivelurile enzimelor care metilează ADN sunt mai scăzute; ei au putut reproduce artificial acest lucru în celule umane.

Biologul oncolog Stephen Baylin de la Johns Hopkins School of Medicine, care nu a participat la studiu, a spus: „Acest raport descrie o înțelegere mecanistică nouă și importantă despre modul în care pot fi declanșate semnale inflamatorii în celulele canceroase, pentru a le ucide direct sau a le face vulnerabile la tratamente care distrug cancerul. Semnificația este cu adevărat profundă.”