מיפוי הנוף הסלולרי של הסרטן: חוקרים חושפים אינטראקציות מרחביות ותת-שיבוטים גנטיים במיקרו-סביבות גידול בשישה סוגי סרטן.
לִלמוֹד: התפתחות גידולים ואינטראקציות מיקרו-סביבה בחלל דו-ממדי ותלת-ממד. קרדיט תמונה: Shutterstock AI / Shutterstock.com
במחקר שפורסם לאחרונה ב טֶבַעחוקרים חוקרים את הארגון המרחבי של תאים סרטניים ואת המיקרו-סביבה של הגידול על ידי ניתוח של למעלה ממאה קטעי גידול על פני שישה סוגי סרטן. אזורי מיקרו של הגידול מופו כדי לחשוף אינטראקציות תאיות ברורות, פעילויות מטבוליות וחיסוניות ותת-שיבוטים מרחביים.
חקר הסרטן והמיקרו-סביבה של הגידול
סרטן הופכים לעתים קרובות לעמידים לטיפול עקב תת-שיבוטים גנטיים ואינטראקציות עם המיקרו-סביבה של הגידול, שקשה לזהותם באמצעות שיטות מסורתיות של תא בודד ורצף בתפזורת.
עם זאת, תעתיק מרחבי מאפשר ללמוד דינמיקה זו בפירוט רב. באופן דומה, טכניקות מתקדמות כגון זיהוי משותף באמצעות אינדקס (CODEX), הכוללת הדמיה מרובה מאוד, יכולות לאתר ולזהות אינטראקציות בין תאים ולחשוף מבנים שבטיים בתוך גידולים.
אבולוציה משובטית, שהיא הסתגלות גנטית של תאים סרטניים לטיפול וללחצים סביבתיים, נותרה אתגר מרכזי באונקולוגיה. עם זאת, ההתקדמות הטכנולוגית האחרונה אפשרה למדענים לחקור את ההתאמות הללו בצורה מדויקת יותר ולחקור אינטראקציות חיסוניות וסטרומליות בתוך המיקרו-סביבה של הגידול.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, החוקרים בחנו 131 דגימות גידולים משישה סוגים של סרטן, תוך התמקדות במיקרו-אזורי גידול נפרדים במרחב. אזורים אלה זוהו וסווגגו באמצעות צביעת המטוקסילין ואאוזין, כמו גם טכניקות פרופיל תעתיק.
הדגימות חולקו לשתי קבוצות, כאשר קבוצה אחת כללה 50 דגימות עם אזורי גידול מובחנים במרחב, בעוד שהשנייה כללה 82 דגימות עם אזורים מפוזרים. 15 דגימות נוספות נבחרו לשחזורים תלת מימדיים (3D) לניתוח מורכבויות מבניות.
אזורי הגידול סווגו לפי גודל לקטגוריות קטנות, בינוניות וגדולות בהתבסס על ספירת כתמים ועומקים מגבולות הגידול. כדי לחקור וריאציות גנטיות בתוך המיקרו-אזורים של הגידול, זוהו וריאציות של מספר העתקות ותת-שיבוטים מרחביים באמצעות כלים שונים כגון רצף אקסום שלם. שיטה זו גם אפשרה לחוקרים לזהות עד שלושה תת-שיבוטים נפרדים עבור כל מקטע דגימה.
פרופיל ביטוי גנים בוצע גם כדי לנתח מגוון שעתוק בתוך תאים סרטניים. כל נתיבים ייחודיים שזוהו בדגימות צוינו גם הם, מכיוון שהם עשויים להיות מושפעים מגנטיקה וממיקרו-סביבה של הגידול.
חדירת תאים שאינם גידולים באזורי גבול מופתה באמצעות רצף חומצה ריבונוקלאית חד-גרעינית (RNA). נותחו הבדלים תת-שבטיים בדפוסי החדירה, בנוסף לניתוח שכבות מרחביות שבוצעו מליבת הגידול למיקרו-סביבה של הגידול.
הדמיית CODEX שימשה כדי לאשר את התפלגות תאי החיסון והבדלים בביטוי הגנים בגבול הגידול. CODEX, יחד עם תעתיק מרחבי, שימש ליצירת שחזורים תלת מימדיים (3D) ולנתח דפוסי גדילה מורכבים וקישוריות. לאחר מכן הופעלו שיטות למידה עמוקה כדי לזהות אזורים תאיים ולעקוב אחר ביטוי גנים בתלת מימד.
ממצאי המחקר
במחקר הנוכחי נותחו 131 דגימות משישה סוגי סרטן כולל סרטן השד, קרצינומה של המעי הגס, אדנוקרצינומה של צינור הלבלב, קרצינומה של תאי כליה, קרצינומה של קורפוס רירית הרחם וכולונגיוקרצינומה.
אזורי גידול בדגימות אלו זוהו כצבירי תאים סרטניים מופרדים על ידי אזורי סטרומה ומאופיינים בגודל. קרצינומה של המעי הגס הראתה אזורי גידול גדולים יותר בהשוואה לגידולי סרטן השד והלבלב.
גידולים גרורתיים היו לרוב עמוקים וגדולים יותר מגידולים ראשוניים, ובכך הצביעו על הגדרות גדילה ייחודיות במהלך גרורות. יתר על כן, שיעור המיקרו-אזורים הקטנים היה גבוה יותר בגידולים ראשוניים מאשר גידולים גרורתיים ב-66.3% ו-40.2%, בהתאמה.
הניתוח של וריאציות של מספר העתקות זיהה תת-שיבוטים מרחביים עבור 125 מתוך 131 מקטעי הגידול, כאשר רוב הדגימות מכילות תת-שיבוט אחד עד שלושה. סוגי סרטן היו קשורים גם לשונות בתת-שיבוטים שלהם, כאשר קרצינומה של המעי הגס וסרטן השד הפגינו מבנים תת-שבטיים מובהקים שהצביעו על מוצא משותף.
הטרוגניות מובהקת נצפתה בחתימות תעתיק, במיוחד באדנוקרצינומה של צינורית הלבלב. באופן השוואתי, סרטן השד, קרצינומה של המעי הגס וקרצינומה של תאי כליה הראו שונות מתונה.
ניתוח ההעשרה של מערך הגנים זיהה מסלולים אונקוגניים משותפים, כגון אלה הקשורים לפרוטו-אונקוגן MYC ולגורם מקשר מוקדם של אזור 2 (E2F), על פני אזורי הגידול. עם זאת, מסלולים מסוימים, כגון תגובת החלבון הנפרשת בדגימות גרורות של סרטן השד, היו ייחודיים למיקרו-אזורי גידול ספציפיים. לפיכך, למרות ששינויים גנטיים מניעים במידה רבה את פרופילי התעתיק, מעורבים גם גורמים מיקרו-סביבתיים מקומיים של הגידול.
מסקנות
ממצאי המחקר מדגישים את המורכבות של המיקרו-סביבה של הגידול ומדגישים את החשיבות של יצירת פרופיל של תת-שיבוטים מרחביים כדי להבין את התנהגות הגידול ותגובות הטיפול. הבדלים ברגישות לתרופה בין תת-שיבוטים של הגידול יכולים להשפיע באופן משמעותי על אסטרטגיות טיפוליות.