Η ικανότητα των καρκινικών κυττάρων να δίνουν μεταστάσεις ή να εξαπλώνονται από το ένα μέρος του σώματος στο άλλο, είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους ο καρκίνος μπορεί να είναι εξαιρετικά δύσκολο να αντιμετωπιστεί. Ωστόσο, η διαδικασία που οδηγεί στη μετάσταση είναι πολύπλοκη και δεν είναι πλήρως κατανοητή.
Σε μια πρόσφατη μελέτη, επιστήμονες από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης (NUS) αποκαλύπτουν τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των καρκινικών κυττάρων και του μικροπεριβάλλοντος και έδειξαν ότι ορισμένα καρκινικά κύτταρα είναι ανθεκτικά στο μηχανικό στρες και τέτοια κύτταρα έχουν επίσης ισχυρότερη ικανότητα να πολλαπλασιάζονται γρήγορα για να σχηματιστούν δευτερογενείς όγκους.
«Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ορισμένα καρκινικά κύτταρα μπορούν να επιβιώσουν από τον μηχανικά επαγόμενο κυτταρικό θάνατο είναι το κλειδί για την πρόληψη της εξάπλωσης κακοήθων όγκων και ανοίγει το δρόμο για πιο στοχευμένες θεραπείες», εξήγησε ο επικεφαλής συγγραφέας της έρευνας, καθηγητής Lim Chwee Teck, διευθυντής του Ινστιτούτου NUS. Ο καθηγητής Lim και η ομάδα του ανέφεραν αυτά τα πρωτοποριακά ευρήματα, ένα αποκορύφωμα τετραετούς ερευνητικής εργασίας, στο περιοδικό Advanced Science στις 23 Μαΐου 2023.
Η έμφυτη ανοσία του οργανισμού έναντι του καρκίνου
Το σώμα μας διαθέτει έναν μοναδικό αμυντικό μηχανισμό – γνωστό ως ανοσολογική επιτήρηση – που στοχεύει τα κυκλοφορούντα καρκινικά κύτταρα στην κυκλοφορία του αίματος. Αυτός ο μηχανισμός παίζει καθοριστικό ρόλο στην ανίχνευση και την εξάλειψη των καρκινικών κυττάρων. Το φυσικό μικροπεριβάλλον με τη μορφή μικροσκοπικών αιμοφόρων αγγείων, που ονομάζονται τριχοειδή, με διάμετρο πολύ μικρότερη από αυτή των κυκλοφορούντων καρκινικών κυττάρων, παίζει επίσης ρόλο στο φιλτράρισμα αυτών των καρκινικών κυττάρων.
Τέτοια στενά τριχοειδή αγγεία δημιουργούν φυσικά εμπόδια που περιορίζουν τη διέλευση μεγαλύτερων καρκινικών κυττάρων. Τα καρκινικά κύτταρα που δεν μπορούν να παραμορφωθούν ή να συμπιεστούν μέσα από αυτούς τους στενούς χώρους μπορεί να παγιδευτούν ή να καταστραφούν, εμποδίζοντας την περαιτέρω διάδοσή τους.
Εντοπισμός καρκινικών κυττάρων που είναι ανθεκτικά στο μηχανικό στρες
Πώς ορισμένα κυκλοφορούντα καρκινικά κύτταρα αποφεύγουν τη ρήξη από τις δυνάμεις διάτμησης μέσα στο πυκνό σύστημα των μικρών τριχοειδών αγγείων του σώματος; Για να το διερευνήσουν αυτό, οι επιστήμονες σχεδίασαν μια νέα πειραματική μέθοδο για να «αναγκάσουν» διαφορετικές καρκινικές κυτταρικές σειρές μέσα από μια σειρά από μικρές συστολές μεγέθους τριχοειδών. Η πλειονότητα των καρκινικών κυττάρων έσπασαν και σκοτώθηκαν κατά τη διαδικασία. Αλλά οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης ότι ένας μικρός πληθυσμός από κάθε καρκινική κυτταρική σειρά εμφανίστηκε σχετικά αλώβητος.
Ανέλυσαν περαιτέρω αυτά τα επιζώντα καρκινικά κύτταρα και ανακάλυψαν ότι έφεραν μια ξεχωριστή μοριακή υπογραφή σε σύγκριση με το αρχικό σύνολο καρκινικών κυττάρων. Περιέργως, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η ικανότητα αυτών των κυττάρων να επιβιώνουν και να πολλαπλασιάζονται συνδέθηκε με συγκεκριμένες ιδιότητες των πρωτεϊνών της πυρηνικής μεμβράνης τους, την πυρηνική ακαμψία και τις ικανότητές τους αυτο-επισκευής.
Τα καρκινικά κύτταρα που επιβίωσαν από το μηχανικό στρες είναι πιο μεταστατικά
Οι επιστήμονες χαρακτήρισαν τα καρκινικά κύτταρα που επέζησαν ως «μηχανοανθεκτικά». Ανακάλυψαν ότι σε αυτά τα κύτταρα, ο μηχανισμός επιδιόρθωσης της βλάβης του DNA, ο οποίος είναι κρίσιμος για την κυτταρική επιβίωση, ήταν ενισχυμένος και πιο ενεργός από το συνηθισμένο. Αυτά τα κύτταρα εμφάνισαν επίσης μεγαλύτερη κακοήθεια – μπορούσαν να πολλαπλασιαστούν πιο γρήγορα σε σύγκριση με τα αρχικά κύτταρα και ήταν επίσης λιγότερο επιρρεπή σε φάρμακα χημειοθεραπείας.
Μέσω μιας μετα-ανάλυσης διαφορετικών τύπων καρκίνου χρησιμοποιώντας δεδομένα από τη βάση δεδομένων του γονιδιώματος του καρκίνου, οι επιστήμονες έδειξαν ότι τα τροποποιημένα προφίλ γονιδιακής έκφρασης σε αυτά τα καρκινικά κύτταρα συνδέονταν με χειρότερη πρόγνωση της νόσου και κακή έκβαση των ασθενών.
Η ερευνητική ομάδα αποκάλυψε επίσης μια απροσδόκητη σχέση μεταξύ της έκθεσης των καρκινικών κυττάρων στο μηχανικό στρες και της έναρξης της μεταστατικής ανάπτυξης. Αν και προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι τα μεταστατικά καρκινικά κύτταρα είναι πιο διεισδυτικά και ανθεκτικά στις θεραπείες καρκίνου σε σύγκριση με τα εντοπισμένα καρκινικά κύτταρα σε πρωτογενείς όγκους, δεν ήταν προηγουμένως σαφές εάν το μηχανικό στρες έπαιζε άμεσο ρόλο σε αυτόν τον μετασχηματισμό.
Σε αυτή τη μελέτη, οι επιστήμονες της NUS έβαλαν τα καρκινικά κύτταρα σε πολλαπλούς γύρους μηχανικής καταπόνησης και κατέληξαν, για πρώτη φορά, ότι το μηχανικό στρες θα μπορούσε ενδεχομένως να συμβάλει στο να αποκτήσουν ικανότητα πολλαπλασιασμού και αντοχή στα φάρμακα τα επιζώντα καρκινικά κύτταρα.
Ανοίγει το δρόμο για πιο στοχευμένες θεραπείες για τον καρκίνο
Η κατανόηση των μοριακών χαρακτηριστικών των μηχανικά ανθεκτικών καρκινικών κυττάρων ανοίγει έτσι μια νέα λεωφόρο για τη θεραπεία του καρκίνου. Θα μπορούσαν ενδεχομένως να αναπτυχθούν θεραπευτικές προσεγγίσεις για τη στόχευση συγκεκριμένων πρωτεϊνών της πυρηνικής μεμβράνης και την αναστολή της ικανότητας αυτοεπιδιόρθωσης των καρκινικών κυττάρων να επιτύχουν θετικά αποτελέσματα θεραπείας.
Επιπλέον, ο εντοπισμός των βιοδεικτών που σχετίζονται με τη μηχανική ανθεκτικότητα στα καρκινικά κύτταρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διάγνωση ή ακόμη και την πρόβλεψη της ανταπόκρισης του ασθενούς στη θεραπεία. Περαιτέρω έρευνα μπορεί επίσης να συμβάλει στην ανάπτυξη μιας νέας διαγνωστικής μεθόδουγια τον καρκίνο. Για παράδειγμα, μια λεπτομερής απεικόνιση του πυρήνα των καρκινικών κυττάρων θα μπορούσε να αποκαλύψει την παρουσία μηχανικά ανθεκτικών κυττάρων, για να βοηθήσει τους γιατρούς να επιλέξουν μια κατάλληλη θεραπευτική επιλογή που αποτρέπει την έναρξη της μετάστασης.