Καρκίνος του Μαστού: Το πιο θανατηφόρο χαρακτηριστικό οποιουδήποτε καρκίνου είναι η μετάσταση, η εξάπλωση των καρκινικών κυττάρων σε όλο το σώμα. Νέα έρευνα με επικεφαλής το Penn State αποκαλύπτει για πρώτη φορά τους μηχανισμούς πίσω από το πώς τα καρκινικά κύτταρα του μαστού μπορούν να εισβάλουν στους υγιείς ιστούς. Η ανακάλυψη, που δείχνει ότι μια πρωτεΐνη κινητήρα που ονομάζεται dynein ενεργοποιεί την κίνηση των καρκινικών κυττάρων σε μοντέλα μαλακών ιστών, προσφέρει νέους κλινικούς στόχους κατά της μετάστασης και έχει τη δυνατότητα να αλλάξει θεμελιωδώς τον τρόπο θεραπείας του καρκίνου.
“Αυτή η ανακάλυψη σηματοδοτεί μια αλλαγή παραδείγματος από πολλές απόψεις”, δήλωσε ο Erdem Tabdanov, επίκουρος καθηγητής φαρμακολογίας στο Penn State και κύριος συν-ανταποκριτής συγγραφέας στη μελέτη, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Advanced Science. “Μέχρι τώρα, η πρωτεΐνη dynein δεν είχε ποτέ πιαστεί στην επιχείρηση να παρέχει τη μηχανική δύναμη για την κινητικότητα των καρκινικών κυττάρων, που είναι η ικανότητά τους να κινούνται. Τώρα μπορούμε να δούμε ότι εάν στοχεύσετε την πρωτεΐνη dynein, θα μπορούσατε να σταματήσετε αποτελεσματικά την κινητικότητα αυτών των κυττάρων και επομένως, να σταματήσετε τη μεταστατική διάδοση». Το έργο ξεκίνησε ως μια συνεργασία μεταξύ του Τμήματος Χημικής Μηχανικής του Πεν Στέιτ και του Ιατρικού Κολλεγίου του Πεν Στέιτ, προτού εξελιχθεί σε συνεργασία πολλών ιδρυμάτων με ερευνητές στο Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου του Ρότσεστερ, το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Τζόρτζια, το Πανεπιστήμιο Έμορι και το Πανεπιστήμιο Τροφίμων και Φαρμάκων των Η.Π.Α. Ανθρώπινα κύτταρα καρκίνου του μαστού φαίνονται να μεταναστεύουν μέσα σε ένα τρισδιάστατο μοντέλο για υγιείς μαλακούς ιστούς, σχεδιασμένο από τον Amir Sheikhi από το Penn State. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ζωντανή μικροσκοπία για να παρακολουθήσουν τη μετανάστευση ζωντανών καρκινικών κυττάρων του μαστού σε δύο διαφορετικά συστήματα που διαμορφώθηκαν σύμφωνα με το ανθρώπινο σώμα. Το πρώτο σύστημα, ένα δισδιάστατο δίκτυο ινών κολλαγόνου αποκάλυψε πώς τα καρκινικά κύτταρα κινούνται μέσω μιας επιπλέον κυτταρικής μήτρας που περιβάλλει τους όγκους και έδειξε ότι η δυνεΐνη ήταν το κλειδί για την κίνηση των καρκινικών κυττάρων. Το δεύτερο σύστημα ήταν ένα τρισδιάστατο μοντέλο που αναπτύχθηκε από μια ομάδα με επικεφαλής τους Amir Sheikhi, Dorothy Foehr Huck και J. Lloyd Huck Early Έδρα Σταδιοδρομίας στη Μηχανική Βιοϋλικών και Αναγεννητικής Μηχανικής Career Chair in Biomaterials and Regenerative Engineering και επίκουρο καθηγητή χημικής μηχανικής και βιοϊατρικής μηχανικής στο Penn State. Το δεύτερο σύστημα σχεδιάστηκε για να μιμείται τους μαλακούς ιστούς χρησιμοποιώντας ένα δίκτυο μικροσκοπικών σωματιδίων υδρογέλης ή μικρογελών συνδεδεμένων μεταξύ τους σε σχήματα που μοιάζουν με όγκο. Όπως και στο δισδιάστατο μοντέλο, οι ερευνητές βρήκαν στο τρισδιάστατο μοντέλο ότι η δυνεΐνη ήταν «απαραίτητη» στην εξάπλωση ή τη μετάσταση καρκινικών κυττάρων. «Χρησιμοποιώντας αυτά τα τρισδιάστατα μοντέλα που μιμούνται εν μέρει έναν όγκο, ανακαλύψαμε ότι εάν μπλοκάρουμε τη δυνεΐνη, τα καρκινικά κύτταρα δεν μπορούν να κινηθούν αποτελεσματικά και να διεισδύσουν σε συμπαγείς ιστούς», είπε ο Sheikhi. “Και στα δύο μοντέλα, διαπιστώσαμε ότι η δυνεΐνη είναι εξαιρετικά σημαντική για την κίνηση των κυττάρων, η οποία προτείνει μια εντελώς νέα μέθοδο για τη διαχείριση του καρκίνου. Αντί να σκοτώνουμε τα καρκινικά κύτταρα με ακτινοβολία ή χημειοθεραπεία, δείχνουμε πώς να τα παραλύουμε.
Αυτό είναι σπουδαίο νέο γιατί δεν χρειάζεται πραγματικά να σκοτώσεις τα κύτταρα, που είναι μια σκληρή προσέγγιση η οποία στοχεύει τόσο τα καρκινικά όσο και τα υγιή κύτταρα. Αντίθετα, πρέπει απλώς να σταματήσεις την κίνηση των καρκινικών κυττάρων». Ο Tabdanov εξήγησε ότι η κυτταρική “παράλυση” θα μπορούσε να αποδειχθεί αποτελεσματική στρατηγική θεραπείας για τον καρκίνο σε σύγκριση με τις χημειοθεραπευτικές θεραπείες, επειδή μετά τη χειρουργική αφαίρεση του κύριου όγκου, θα μπορούσε να αποτρέψει την εξάπλωση του καρκίνου χωρίς να βλάψει υγιείς ιστούς και κύτταρα. “Το κόλπο με τη χημειοθεραπεία είναι να σκοτώνεις τα καρκινικά κύτταρα ελαφρώς πιο γρήγορα από το υπόλοιπο σώμα – είναι ένας αγώνας αγώνα ενάντια στο χρόνο”, είπε ο Tabdanov. “Η χημειοθεραπεία προκαλεί μεγάλη ζημιά στους φυσιολογικούς, υγιείς ιστούς του σώματος ενώ είναι απασχολημένος με το να σκοτώνει τον καρκίνο. Αν αντ’ αυτού περιορίζαμε τον καρκίνο, τον σταματήσαμε στα ίχνη του, θα μπορούσαμε να διατηρήσουμε τα υγιή μέρη του σώματος υγιή.” Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι οποιαδήποτε πιθανή κλινική θεραπεία είναι ακόμη μακριά – καθώς δεν έχουν ακόμη πραγματοποιήσει δοκιμές σε ανθρώπους ή ζώα. Ο Sheikhi έχει καταθέσει πολλαπλές πατέντες που σχετίζονται με την πλατφόρμα της ομάδας του και σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει την τεχνολογία για να μελετήσει μια μυριάδα ασθενειών, συμπεριλαμβανομένων άλλων καρκίνων. «Είμαστε πολύ ενθουσιασμένοι με αυτή τη συνεργασία με το Penn State College of Medicine και τα εργαστήριά μας εργάζονται στενά σε άλλα έργα», είπε ο Sheikhi. «Νομίζω ότι αυτές οι πλατφόρμες θα μπορούσαν μια μέρα να επιτρέψουν την εξατομικευμένη ιατρική και την εξατομικευμένη θεραπεία για τον καρκίνο και, ελπίζω, πολλές άλλες ασθένειες». Άλλοι συγγραφείς στην εργασία είναι ο Yerbol Tagay του Penn State College of Medicine. Sina Kheirabadi και Zaman Ataie του Τμήματος Χημικής Μηχανικής του Penn State. Rakesh Singh του Ιατρικού Κέντρου του Πανεπιστημίου του Ρότσεστερ. Denis Tsygankov του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Γεωργίας και του Πανεπιστημίου Emory. και οι Olivia Prince, Ashley Nguyen, Alexander Zhovmer και Xuefei Ma της Υπηρεσίας Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ.
