Efectul celulelor vecine asupra celulelor canceroase: Oamenii de ştiinţă studiază de mult timp celulele canceroase pentru a afla mai multe despre cancer, dar descoperă din ce în ce mai des că celulele necanceroase din apropierea celor maligne exercită o influenţă puternică asupra dezvoltării unei tumori.
„Nu toate celulele dintr-o tumoră sunt celule canceroase - nici măcar nu sunt întotdeauna cel mai dominant tip de celule”, a declarat Sylvia Plevritis, preşedinta departamentului de ştiinţă a datelor biomedicale de la facultatea de medicină a universităţii Stanford, într-un comunicat.
„Există multe alte tipuri de celule care susţin tumorile”, spune ea.
Pentru a surprinde mai bine imaginea de ansamblu a locaţiilor şi interacţiunilor celulelor, o echipă de cercetători a dezvoltat un catalog pe care l-a botezat „colocatom”.
Modelat după nomenclatura care descrie alte clase de molecule şi faţete ale biologiei umane (informaţiile colective despre gene se numesc genom; proteinele, proteom; metaboliţii, metabolom etc.) colocatomul documentează detaliile celulelor maligne asupra celulelor vecine - care sunt aceste celule şi câte dintre ele sunt prezente.
„Studiem celulele canceroase de atât de mult timp, dar imaginea este încă incompletă”, a declarat prof. Gina Bouchard, specialist în ştiinţa datelor biomedicale la Universitatea Stanford.
„Înţelegerea biologiei tumorilor nu se referă doar la celulele canceroase; există un întreg ecosistem care trebuie studiat. Celulele canceroase au nevoie de ajutor pentru a supravieţui, pentru a rezista, pentru a prospera şi chiar uneori pentru a muri”, a precizat cercetătoarea
Un studiu care descrie aceste constatări a fost publicat recent în revista Nature Communications.
Celulele canceroase sunt surprinzător de dependente de mediul înconjurător. În funcţie de localizarea, tipul şi cantitatea de celule necanceroase din jurul tumorii, comportamentul celulelor se poate schimba, fie printr-o creştere mai rapidă, o susceptibilitate redusă la medicamente sau un metabolism celular intensificat.
„Întrebările pe care ni le punem sunt foarte simple. Vrem să ştim cine sunt vecinii fiecărei celule. Cine pe cine place? Cui nu-i place cine? Este vorba despre care celule tind să fie împreună şi care sunt rareori împreună”, a explicat prof. Bouchard.
Celulele care se atrag între ele sunt descrise drept „colocalizându-se”, în timp ce cele care par să se respingă formează „anti-colocalizări”. Aceste colocalizări sunt apoi legate de starea cancerului - agresiv, rezistent, sensibil la medicamente - şi înregistrate în colocatom.
Echipa a dezvoltat modele experimentale de cancer pulmonar în laborator, apoi a folosit inteligenţa artificială (AI) pentru a le analiza, identificând celulele necanceroase şi modul în care acestea s-au organizat în interiorul şi în jurul celulelor tumorale.
Ei au comparat apoi colocalizările cu cele din biopsiile tumorale ale pacienţilor. După cartografierea a sute de configuraţii celulare, cercetătorii au confirmat că majoritatea colocalizărilor din tumorile primare ale pacienţilor sunt observate în modelele experimentale.
Această suprapunere este esenţială, spune prof. Bouchard. Asta înseamnă că modelele sunt o reprezentare valoroasă şi precisă a ceea ce se întâmplă în cazul unei persoane care suferă de cancer pulmonar.
Cercetările anterioare au arătat interacţiuni puternice între fibroblaste şi celulele canceroase, dar modul exact în care fibroblastele interacţionează cu celulele canceroase este neclar.
În cadrul unui experiment, echipa a arătat că celulele canceroase pulmonare mor atunci când sunt expuse la un tip de medicament antitumoral care împiedică creşterea celulară. Dar dacă se adaugă fibroblastele în amestec, întregul peisaj se schimbă - la propriu.
Cercetătorii au cartografiat modelele de tumori tratate şi au văzut că, după tratament, celulele canceroase şi fibroblastele au rămas în general intacte în aceeaşi cantitate. Dar ele se rearanjaseră.
„Această reorganizare spaţială pare să fi dat naştere rezistenţei la medicamente”, a declarat Plevritis, profesor la facultatea de medicină Stanford. „A fost ca şi cum ai schimba mobila din cameră, apoi ai constata că ieşirile sunt blocate”.
Fibroblastele recoltate de la marginea tumorii se sortează în marginea stângă a modelului; în dreapta, fibroblastele din miezul tumorii se reorganizează mai uniform - sugerând că acestea ar putea fi mai bine adaptate pentru a supravieţui în miezul tumoral „ostil”.Prof. Gina Bouchard, Universitatea Stanford, 10 martie 2025
Pe măsură ce echipa continuă să înregistreze hărţi spaţiale ale tumorilor tratate şi netratate, ei speră să deblocheze mai multe configuraţii care să ajute medicii să afle de ce unele tipuri de cancer persistă după tratament.
În mod ideal, au spus cercetătorii, colocatomul ar putea furniza informaţii care să ghideze tratamentul cancerului pacientului: Dacă o anumită colocalizare conferă rezistenţă la un medicament obişnuit, de exemplu, medicii pot căuta un altul care ar putea avea mai multe şanse de a funcţiona.
Cercetătorii speră, de asemenea, că hărţile de colocalizare vor genera ipoteze testabile pentru a descrie aspecte ale biologiei cancerului care sunt încă neclare.
Pe măsură ce colectează mai multe date, echipa intenţionează să utilizeze AI pentru a identifica tipare spaţiale specifice şi pentru a crea cataloage de hărţi care corespund diferitelor stări celulare pentru o varietate de tipuri de cancer.
„Apoi vom putea începe să vedem dacă anumite tipare spaţiale sunt comune tipurilor de cancer, indiferent de locul în care îşi au originea în organism. Acest lucru ar putea dezvălui reguli universale ale comportamentului tumoral şi ar putea ghida proiectarea unor tratamente mai eficiente la scară largă”, a completat prof. Plevritis, care a colaborat cu cercetători de la Universitatea Oxford.
