کشف راز تغییر رفتار سلول‌های سرطانی خوش‌خیم و بدخیم

انتقال و گذار از الگوی رشد شعاعی سلول‌های تومور قشر پوست خوش‌خیم به
الگوهای رشد عمودی سلول‌های بدخیم، برای مدت زمان زیادی است که به صورت یک
راز ناشناخته برای دانشمندان و محققان باقی مانده است. اما لوچنکو استاد
مهندسی زیست‌شیمی و مدیر موسسه سیستم‌های زیست‌شناسی دانشگاه یِل متوجه شد
که خشکی و سفتی سلول‌ها نقش اساسی در هدایت مهاجرت سلول در محیط پیچیده
اطراف بازی می‌کند. اساساً سلول‌ها توپولوژی نانومقیاس ویژه‌ای را شناسایی
کرده و از آن تبعیت می‌کنند، پدیده‌‌ای که دانشمندان آنرا توپوتکسیس (topotaxis) می‌نامند.

نتایج این تحقیق در مجله Nature Materials چاپ شده است.

لوچنکو و همکارانش متوجه شدند که سلول‌های تومور قشر پوستی در ماتریس خارج‌سلولی (ECM) (بافت
زنده بدن) در جهت مناطق چگال یا کم تراکم ماتریس مهاجرت می‌کنند. سلول‌های
خوش‌خیم به سمت مناطق چگال تغییر مسیر می‌دهند، یعنی جایی که آنها فضای
اندکی برای حرکت دارند و بر روی سطح باقی می‌مانند. سلول‌های
تومور قشر پوست که به سمت مناطق کم‌تراکم حرکت می‌کنند، به فیبرهای درون
ماتریس اتصال می‌یابند و به‌صورت موثرتری گسترش می‌یابند. این مهاجرت
جهت‌یافته سلول‌ها تا حدودی وابسته به خصوصیات موادی سلول‌هاست: به‌دلیل
اینکه سلول‌های نرم در مقایسه با سلول‌های سخت، بهتر از توپوگرافی تبعیت
می‌کنند، درنتیجه قابلیت بیشتری برای پخش‌شدن و گسترده شدن دارند. میزان
تهاجم سلول‌ها توسط فرامین شیمیایی که آنها دریافت می‌کنند، تعیین می‌شود.
این فرامین توسط یک شبکه گذرگاهی که به دو شاخه تقسیم می‌شود، پردازش
می‌شوند. هدایت و جهت‌گیری مهاجرت سلول‌ها به این وابسته است که کدام شاخه
غالب است. تعادل بین این دو مسیر توسط حالت ژنتیکی سلول‌ها تعیین می‌شود.
یک جهش که سبب از دست رفتن ژن PTEN ( یک جهش ژنی متداول در فرم‌های شدید تومور قشر پوست) می‌شود، منجر به تغییر این تعادل می‌شود.

لوچنکو می‌گوید:« الان ما می‌توانیم تغییرات ژنتیکی در بافت این شبکه
سیگنال‌دهنده را تفسیر کنیم که به ما به شناخت بهتر فرایند کمک می‌کند.»

این نتایج همچنین یک مسیر برای معکوس کردن این انتقال تهاجمی در رفتار سلولی پیشنهاد می‌کند. ضرورت ندارد که ژن PTEN بازیافت شود، فقط لازم است تا تعادل مسیرها از طریق دست‌کاری‌های ژنتیکی یا با استفاده از مجموعه‌ای از داروها بازیافت شود.

لوچنکو می‌گوید:« ما موفق شدیم که سلول‌های متجاوز را به سلول‌هال ملایم و
مهربان و برعکس تبدیل کنیم. به‌محض اینکه تعادل را تغییر دهیم، سلول‌ها در
جهت مخالف شروع به حرکت می‌کنند.»

برای مطالعه رفتار سلولی، لوچنکو و همکارانش از مدل‌های ماتریسی ساخته شده
از محیط‌های شبه‌سه‌بعدی نانومقیاسی استفاده کردند. این محیط‌ها،
بیان‌کننده توپوگرافی و بافت پیچیده ECM هستند اما
در مقایسه با بافت واقعی، به راحتی قابل تجزیه و تحلیل هستند. این محیط‌ها
قابل کنترل‌تر هستند و می‌توان سختی سلول، فعالیت این مسیرها و شبکه‌ها را
اندازه‌گیری کرد. و همچنین به دقت می‌توان فعالیت سلول را کنترل کرد.

یافته‌های لوچنکو همچنین پیشنهاد کننده یک روش تشخیصی کم‌تهاجمی‌تر است.

لوچنکو می‌افزاید:« ما می‌توانیم سلول‌ها را از بافت جدا کنیم و برای
شبیه‌سازی ماتریس به این سطوح نانومقیاس اضافه کنیم، و بر اساس حرکت آنها
می‌توانیم دریابیم که این سلول‌ها خوش‌خیم هستند یا بدخیم.»

منبع:

http://news.yale.edu/2016/03/14/nano-sensing-drives-melanoma-cells-invasion