Oamenii de ştiinţă au folosit „coduri de bare” genetice pentru a monitoriza mişcarea celulelor canceroase individuale, oferind o perspectivă fără precedent asupra procesului de metastazare.
Într-un progres remarcabil, cercetătorii au creat o metodă revoluţionară de urmărire a răspândirii cancerului în organism, ceea ce ar putea deschide calea pentru tratamente mai eficiente împotriva acestei boli devastatoare.
Noua tehnologie, dezvoltată de cercetătorii de la Laboratorul Cold Spring Harbor (CSHL) şi Weill Cornell Medicine din New York, utilizează „coduri de bare” genetice pentru a monitoriza mişcarea celulelor canceroase individuale, oferind o imagine fără precedent asupra procesului de metastază.
Cancerul metastatic poate fi un diagnostic devastator, întrucât înseamnă răspândirea cancerului. Boala poate ajunge la mai multe organe din corp, ceea ce ar putea însemna, în cele din urmă, decesul.
Din păcate, modul în care cancerul se răspândeşte rămâne neclar. Dar acum, profesorul Adam Siepel şi colegii săi de la CSHL au găsit o modalitate de a înţelege mai bine acest proces. Reuşita a fost făcută în colaborare cu laboratorul lui Dawid Nowak de la Weill Cornell Medicine.
Noua tehnologie dezvoltată la Weill Cornell Medicine utilizează coduri de bare pentru a urmări traseul prin care cancerul de prostată se răspândeşte în organism.
Foaia de parcurs rezultată arată că majoritatea celulelor canceroase rămân de fapt în interiorul tumorii. Cu toate acestea, un număr mic de celule agresive sunt la originea migraţiilor rare ale cancerului de la prostată la oase, ficat, plămâni şi ganglioni limfatici. Cercetătorii au utilizat un nou model de şoarece numit Evoluţia în cancerul de prostată (Evolution in Cancer Prostate - EvoCaP) împreună cu o linie de analiză cunoscută sub numele de Urmărirea liniilor evolutive în R (EvoTraceR).
Abordarea a permis oamenilor de ştiinţă să utilizeze secvenţe scurte de ADN care acţionează ca nişte coduri de bare genetice pentru a urmări mişcarea celulelor canceroase individuale.
Această abordare inovatoare permite cercetătorilor să marcheze celulele canceroase individuale cu secvenţe ADN unice, creând efectiv un sistem GPS celular.
„Acest cod de bare ne permite să citim informaţii precise despre modul în care cancerul s-a răspândit de la originea sa la ţesuturile în care a metastazat”, explică într-un comunicat profesorul Adam Siepel de la CSHL, unul dintre cercetătorii principali ai proiectului.
Rezultatele au fost surprinzătoare. În timp ce cunoştinţele din prezent ar putea sugera răspândirea în masă a cancerului, studiul a arătat că doar un mic subset de celule extrem de agresive sunt responsabile pentru stabilirea de noi focare tumorale în organe precum oasele, ficatul, plămânii şi ganglionii limfatici.
Această descoperire ar putea avea implicaţii semnificative pentru modul în care va fi abordat tratamentul cancerului în viitor.
Metodele anterioare de urmărire a răspândirii cancerului se bazau pe o combinaţie de tehnici de imagistică şi secvenţiere a întregului genom, care nu numai că necesitau mult timp şi erau costisitoare, dar erau şi mai puţin precise. Noua tehnologie de coduri de bare oferă o modalitate mai eficientă şi mai precisă de a cartografia mişcarea cancerului prin organism.
Imagistica prin bioluminescenţă a permis izolarea celulelor canceroase individuale în tibie, aşa cum se vede aici. Imagine: Ryan Serio, Laboratorul Nowak/Weill Cornell Medicine, 25 september 2024
Noua tehnologie reprezintă un mare pas înainte faţă de metodele anterioare, spun cercetătorii.
În trecut, cercetătorii ar fi putut utiliza o combinaţie de tehnici de imagistică şi secvenţierea întregului genom. Dar asta însemna mai mult timp şi mai mulţi bani.
Pe de altă parte, spune Siepel, „acest cod de bare permite citirea precisă a informaţiilor despre modul în care cancerul s-a răspândit de la originea sa la ţesuturile în care a metastazat”.
Citirea oferă cercetătorilor o imagine mai clară a modului de răspândire a cancerului, ceea ce ar putea pregăti terenul pentru noi progrese.
„Am pus bazele biologiei moleculare fundamentale pentru a răspunde la o mulţime de alte întrebări. Aceasta este faza de început a unui proiect mult mai amplu, în cadrul căruia colegii noştri vor extinde această activitate la alte tipuri de cancer şi vom începe să analizăm intervenţiile terapeutice pentru metastaze”, explică Armin Scheben, postdoctorand la CSHL.
Dacă oamenii de ştiinţă reuşesc în acest demers, abordarea ar putea duce la terapii noi, mai bine direcţionate (ţintite). Deşi mai este drum lung, într-o zi, cartografierea răspândirii cancerului ar putea însemna oprirea acestuia.
Implicaţiile acestei cercetări se extind mult dincolo de cancerul de prostată. Pe măsură ce tehnologia este aplicată la alte forme ale bolii, aceasta ar putea duce la dezvoltarea unor tratamente mai bine ţintite şi mai eficiente. Prin identificarea celulelor specifice responsabile de metastaze, cercetătorii ar putea fi capabili să conceapă terapii care să împiedice răspândirea cancerului în primul rând.
Deşi există încă un drum lung înainte ca aceste descoperiri să fie transpuse în tratamente clinice, capacitatea de a cartografia răspândirea cancerului cu o asemenea precizie marchează o etapă importantă în cercetarea cancerului.
Pe măsură ce creşte cunoaşterea asupra metastazelor, creşte şi speranţa că într-o zi oamenii de ştiinţă din domeniul sănătăţii vor putea opri răspândirea mortală a cancerului înainte ca aceasta să înceapă.
Rezumatul cercetării
Laboratorul CSHL a folosit un model special de şoarece pentru a studia modul în care cancerul de prostată se răspândeşte în alte părţi ale corpului, cum ar fi oasele şi organele.
Ei au injectat şoarecilor un virus care conţine „coduri de bare”, care sunt mici secvenţe de ADN care ajută la urmărirea comportamentului celulelor canceroase.
Prin editarea acestor coduri de bare cu ajutorul unei tehnologii numite CRISPR, cercetătorii au reuşit să urmărească traseele pe care le urmează celulele canceroase în timp ce se răspândesc de la prostată la alte organe.
De asemenea, echipa a eliminat două gene importante (Pten şi Trp53) pentru a crea o formă agresivă de cancer de prostată care se comportă similar cu cancerul de prostată uman.
Rezultate-cheie
Studiul a constatat că majoritatea celulelor canceroase care s-au răspândit în alte părţi ale corpului proveneau doar din câteva grupuri agresive de celule din prostată.
Aceste celule agresive s-au deplasat direct de la prostată la alte organe, cum ar fi oasele şi ficatul, în loc să se răspândească de la un loc metastatic la altul.
În termeni mai simpli, celulele canceroase nu au sărit de la un organ la altul, ci au mers direct de la prostată la destinaţia finală.
Cercetătorii au observat că modelele de răspândire la şoareci sunt foarte asemănătoare cu modul în care cancerul de prostată se răspândeşte la om.
Limitările studiului
În primul rând, constatările se bazează pe un model de şoarece, care poate să nu reproducă perfect modul în care se comportă cancerul de prostată la om.
În al doilea rând, studiul s-a axat în principal pe genele specifice Pten şi Trp53, care sunt comune în cancerul de prostată agresiv, dar s-ar putea să nu se aplice tuturor tipurilor de boală.
În cele din urmă, deşi sistemul de coduri de bare este extrem de eficient în urmărirea răspândirii cancerului, studiul ar putea să nu surprindă fiecare mică schimbare sau eveniment rar care are loc în timpul metastazelor.
Discuţii şi concluzii
Acest studiu subliniază importanţa înţelegerii modului în care anumite celule canceroase „de elită” sunt responsabile pentru cea mai mare parte a răspândirii în cancerul de prostată.
Urmărind răspândirea cu ajutorul codurilor de bare, cercetătorii au putut vedea care sunt celulele care determină răspândirea cancerului.
Acest lucru îi ajută pe oamenii de ştiinţă să se concentreze asupra acestor celule agresive pentru tratamentele viitoare.
Studiul sugerează că dezvoltarea de terapii care vizează cele câteva celule canceroase foarte invazive ar putea fi o strategie mai eficientă decât tratarea întregii tumori, deoarece majoritatea celulelor tumorale nu se răspândesc agresiv.
Foto articol: Cercetătorii utilizează coduri de bare genetice pentru a cartografia modul de răspândire a cancerului de prostată. Imagistica prin bioluminescenţă a permis izolarea celulelor canceroase individuale în tibie. Codurile genetice de bare evidenţiază suprapunerile dintre zonele tumorale primare - în cazul prostatei, văzute aici - şi organele şi ţesuturile la care se răspândeşte cancerul. Credit Imagine: Ryan Serio, Laboratorul Nowak/Weill Cornell Medicine, septembrie 2024.
