צוות שהובל על ידי חוקרים במכללת ביילור לרפואה זיהה פלבנואידים, תרכובות טבעיות שנמצאות בצמחים, הרעילות לתאי סרטן שלפוחית השתן שעובדו במעבדה. החוקרים מדווחים בכתב העת מחקר פרמקולוגי – מוצרים טבעיים טכנולוגיית ציור תאים מאפשרת להם לא רק לזהות תרכובות עם תכונות אנטי-סרטן פוטנציאליות, אלא גם לחשוף תובנות לגבי מנגנון הפעולה שלהם.
"ציור תאים משתמש במיקרוסקופיה בעלת תפוקה גבוהה כדי להדגיש מבנים סלולריים, ובאמצעות צינורות ניתוח תמונות בהתאמה אישית, מכמת שינויים באוכלוסיות תאים מתורבתים", אמר הסופר המקביל ד"ר מייקל מנצ'יני, פרופסור של ביולוגיה מולקולרית וסלולרית ומנהל ליבת המיקרוסקופיה המשולבת ארוכת השנים של ביילור ומרכז הקונסורציום של חוף מפרץ מפרץ למיקרוסקופיה מתקדמת ואינפורמטיקה של תמונות (CAMII, ממוקם משותף בביילור ובמכון A&M בטקסס למדעי הביולוגיה והטכנולוגיה). "חידוש זה מאפשר הבנה מפורטת יותר של האופן בו תרופות מתקשרות עם תאים, חושפות שינויים במאפייני התא והמבנים הפנימיים האישיים שלו."
ניתוח ציור תאים מייצר בכוונה מערכי נתונים גדולים מאוד (יותר מ- 57,000 תמונות קונפוקליות בעלות תפוקה גבוהה לכל צלחת שנסרקו), שאי אפשר לאסוף ידנית וקשה לניתוח מטבעו ברמת התא האישית, במיוחד כאשר הם חסרים משאבים גדולים לעיבוד מחשב.
בשנת 2024 דיווחו מנצ'יני ועמיתיו על פיתוח כלי חישוב רב עוצמה הנקרא חלל, לניתוח פנוטיפי מהיר של תאים, כדי לנתח באופן אינדיבידואלי אלפי תאים בין עשרות צלחות וגם לדווח על הטרוגניות תת -אוכלוסית. חשוב לציין כי עקב תכנות יעילות, כעת ניתן לנתח מערכי נתוני סינון תרופות רחבי היקף במחשב שולחני רגיל, מה שהופך את התהליך לזמין למעבדות בגדלים משתנים.
בעזרת כלי רב עוצמה זה ביד, ניתחנו 244 תרכובות פלבנואידים לרעילות תאי סרטן שלפוחית השתן. סרטן שלפוחית השתן הוא הסרטן החמישי השכיח ביותר בארצות הברית, והוא גורם ליותר מ -16,000 מקרי מוות בשנה. למרות שהטיפולים הנוכחיים עוזרים להסיר את הגידולים ובשליטה חוזרת, הנושאים נמשכים בסרטן שיורי שעלול להתפשט עוד יותר. במחקר זה הערכנו את הערך של ציור תאים כדי לזהות פלבנואידים חדשים שיכולים להיות פיתוח לטיפול חדשני חדש לשיפור הטיפול בסרטן שלפוחית השתן. "
ד"ר מייקל ג'יי בולט, סופר ראשון, עוזר פרופסור לביולוגיה מולקולרית ותאית בביילור
הצוות בדק את הפלבנואידים בשלושה קווי תאי סרטן בשלפוחית השתן שגדלו במעבדה. הם גילו שישה פלבנואידים שהרגו את תאי הסרטן, כולל (כצפוי) שני פלבנואידים רעילים ידועים (Flavopiridol ו- Rotenone). ניתוח חלל העלה כי חלק מתרכובות אלה הרגו את תאי הסרטן על ידי גרימת נזק ל- DNA בעוד שאחרים שינו תפקודים מיטוכונדריים, ושיבשו את יכולתם לספק אנרגיה לתאים.
"חשוב לציין כי זיהינו גם שלושה פלבנואידים שהפחיתו את צמיחתן של תרבויות סרטן שלפוחית השתן בתלת מימד הנקראות מערכות קרום ספירואיד וכוריואלנטואי, שנחשבות למערכות תרבות פיזיולוגיות יותר, אך פלבנואידים אלה לא השפיעו על צמיחת תאי שלפוחית השתן", אמר מנצ'יני. "צפינו גם בתרכובות, כולל דגואלין, קרדמונין, ביוכנין A ו- Xanthohumol, שהיו רעילות אך היו השפעה מועטה או לא על תכונות ה- DNA."
"ראוי לציין כי גילינו כי הריגה הנגרמת על ידי קסנטוהומול של תאי סרטן שלפוחית השתן מלווה בירידה במטבוליזם של השומנים בתאים אלה והפחתה בולטת במספר טיפות השומנים בתא", אמר בולט.
Xanthohumol נמצא בבירות מסוימות בכמויות הדומות לאלה המשמשות בניסויים אלה. "יהיה מעניין לקבוע את התרחשותם של סרטן שלפוחית השתן בקרב חולים הצורכים לעתים קרובות בירות עשירות קסנטוהומול", אמר בולט.
מנצ'יני אמר כי "פלבנואידים נמצאים בצמחים שאנו צורכים למזון ושתייה וחלק מהתרכובות הללו עלולות להגן באופן טבעי מפני מחלות שונות. עם בדיקת ציור תאים אנו יכולים כעת לחקור במהירות ספריות של תרכובות אלה באמצעות מרחב כדי ללמוד אותן ולחשוף את ערכם הטיפול הפוטנציאלי."
מחקרים עתידיים יעריכו את בטיחותם ויעילותם של פלבנואידים אלה במודלים חיים של בעלי חיים של סרטן שלפוחית השתן, כולל מודלים הנושאים גידולי סרטן שלפוחית השתן, ובהמשך במחקרים קליניים בבני אדם. המטרה היא להעריך את האפשרות לפתח חלק מהתרכובות הללו לטיפולים בסרטן שיכולים להיות חלק מאפשרויות הטיפול הנוכחיות ולשפר את התוצאות הקליניות.
ג'סיקה אוצ'וארה, אלחנדרה ריברה טוסטאדו, כריסטופר ד. קנדלר, אלינה מוסה, קאזם ספארי ומורין ג. מנצ'יני תרמו גם הם לעבודה זו. במהלך הפקת כתב יד זה, מחברים אלה היו קשורים לאחד או יותר מהמוסדות הבאים: מכללת ביילור לרפואה, מרכז GCC למיקרוסקופיה מתקדמת ואינפורמטיקה תמונות ואוניברסיטת טקסס A&M.
מחקר זה נתמך באמצעות מרכז GCC הממומן על ידי CPRIT למיקרוסקופיה מתקדמת ותמונות אינפורמטיקה (RP170719) ומומן באופן חלקי על ידי מרכז GCC לבריאות סביבתית מדויקת (P30ES030285A). תמיכה נוספת הועברה על ידי מרכז הסרטן המקיף של דן L Duncan (P30 CA125123).
