STUDIU: Când progresează o celulă către cancer? Poate fi oprită apariția bolii?

Cercetătorii au descoperit că viitoarele celule canceroase acumulează o serie de modificări genetice specifice într-un mod previzibil și secvențial, cu ani înainte de a putea fi identificate ca fiind pre-maligne.

A fost publicat primul studiu care observă în mod exhaustiv evoluția naturală a primelor stadii ale cancerelor umane, pornind de la celule care suferă o singură mutație și declanșează cancerul, și culminând cu un grup de descendenți care adăpostesc o galaxie de anomalii genetice.

Cercetători de la Centrul medical al universității Stanford, din Statele Unite spun că multe dintre aceste modificări afectează căile care controlează diviziunea celulară, structura și mesajele interne – lăsând celulele pregătite să se deterioreze cu mult înainte de apariția oricăror semne sau simptome vizibile.

Conform 360medical.ro, identificarea primilor pași asociați cu dezvoltarea viitoare a cancerului ar putea nu numai să faciliteze un diagnostic mult mai devreme, când boala poate fi tratată cu succes, dar ar putea să evidențieze intervenții noi pentru a opri apariția bolii, spun cercetătorii.

„În mod ideal, am putea găsi modalități de a intercepta această progresie înainte ca celulele să devină cu adevărat canceroase”, a declarat Christina Curtis, doctor în medicină, profesor de genetică și de știința datelor biomedicale, autorul principal al cercetării, care a fost publicată în revista Nature.

„Putem identifica o constelație minimă de modificări genetice care implică faptul că celula va progresa către cancer? Și, dacă da, putem interveni? Reproductibilitatea izbitoare a modificărilor genetice pe care le-am observat la mai mulți donatori sugerează că este posibil”.

Celule corupte de la început

Cercetarea se bazează pe lucrările anterioare din laboratorul prof. Curtis care indică faptul că unele celule de cancer de colon sunt aparent născute pentru a fi rele – ele dobândesc capacitatea de a metastaza cu mult înainte ca boala să fie detectabilă.

„Studiile noastre asupra tumorilor ne-au arătat că alterările genomice timpurii par să dicteze ceea ce se întâmplă mai târziu și că multe dintre aceste modificări par să aibă loc înainte de formarea tumorii”, a declarat prof. Curtis.

Oamenii de știință au vrut să afle ce se întâmplă în cele mai timpurii stadii. Cum evoluează o celulă canceroasă și dacă este această cale evolutivă repetabilă?

„Ne-am îngtrebat dacă începem cu un anumit set de condiții, vom obține același rezultat în fiecare caz?”, a explicat profesorul.

Cercetătorii au studiat mici aglomerări tridimensionale de celule de stomac uman numite organoizi gastrici.

Celulele au fost obținute de la pacienți supuși unei operații de bypass gastric pentru tratarea obezității.

La începutul studiului, cercetătorii au împins celulele spre cancere prin dezactivarea producției unei proteine cheie asociate cancerului, numită p53, care reglează când și cât de des se devide o celulă.

Se știe că mutațiile în gena p53 sunt un eveniment timpuriu în multe cancere umane și că acestea declanșează acumularea de modificări genetice suplimentare, inclusiv mutații și modificări ale numărului de copii – în care regiuni repetitive ale genomului sunt pierdute sau câștigate în timpul diviziunii celulare. Apoi au așteptat.

La fiecare două săptămâni, timp de doi ani, prof. Karlsson a catalogat modificările genetice care aveau loc în celulele care se divizau.

Când cercetătorii au analizat datele, au descoperit că, deși modificările au apărut la întâmplare, cele care au conferit condiții mai adecvate au oferit celulelor gazdă un avantaj evolutiv față de alte celule din organoid.

Pe măsură ce celulele au continuat să se dividă și ciclul de mutații s-a repetat pe parcursul mai multor iterații, cercetătorii au observat câteva teme comune.

Căi previzibile

„Există modele reproductibile”, explică prof. Curtis.

Potrivit cercetătorilor, anumite regiuni ale genomului sunt pierdute în mod constant foarte devreme după inactivarea inițială a p53.

Acest lucru a fost observat în mod repetat în celule din experimente independente cu același donator și între donatori. Acest lucru indică faptul că aceste modificări sunt intrinseci celulelor, și respectiv că sunt integrate în evoluția tumorală.

„În același timp, aceste celule și organoizi par în mare parte normale la microscop. Ele nu au evoluat încă spre un cancer”.

Echipa a descoperit că aceste modificări timpurii apar, de obicei, în căile biologice care controlează când și cât de des se divide o celulă, interferând cu rețeaua complexă de semnalizare internă a celulei care coordonează miile de pași necesari pentru a o menține în bună stare de funcționare sau care controlează structura și polaritatea celulei – capacitatea acesteia de a ști ce se află în jur și de a se situa în raport cu celulele vecine pentru a forma un țesut funcțional.

Cercetătorii au observat că modele similare se repetă la celule de la diferiți donatori. Asemenea apei care curge la vale în albia unui pârâu uscat, celulele au urmat trasee cunoscute, căpătând avânt cu fiecare nouă modificare genetică.

Câteva dintre aceste modificări reflectă mutațiile observate anterior în cancerul de stomac și în esofagul Barrett, o afecțiune precanceroasă care provine din celulele care căptușesc colonul și stomacul.

„Aceste modificări apar într-o manieră stereotipă care sugerează constrângeri în sistem”, spune prof. Curtis.

„Există un grad de predictibilitate la nivel genomic și chiar mai mult la nivel transcriptomic – în căile biologice care sunt afectate – care oferă o perspectivă asupra modului în care apar aceste cancere”, a precizat ea.

Echipa intenționează să repete studiul în diferite tipuri de celule și evenimente inițiatoare, altele decât mutația p53.

„Încercăm să înțelegem exact ce este transformarea malignă”, spune prof. Curtis.

„Ce înseamnă să prindem aceste celule în flagrant, pe cale să se sufere mutații? Am dori să repetăm acest studiu cu alte tipuri de țesuturi și mutații inițiatoare, astfel încât să putem înțelege evenimentele genetice timpurii care apar în diferite organe. Și am dori să studiem interacțiunea dintre gazdă și mediu”.

Cercetătorii vor să știe dacă factorii inflamatori joacă un rol în promovarea progresiei cancerului.

„Știm că este important faptul că celulele din aceste organoide comunică între ele, iar acest lucru este important pentru a înțelege progresia și răspunsul la tratament”, au mai precizat cercetătorii

Cercetători de la Institutul Karolinska, University College London (UCL) și Chan Zuckerberg Biohub au contribuit la acest studiu.