Niedziedziczna różnorodność wzrostu przyczynia się do niepowodzenia terapii u pacjentów z komórkami rakowymi

Różnorodność niegenetyczna guza przyczynia się do niepowodzenia leczenia u pacjentów onkologicznych

Leonard Harris, asystent nauczyciela projektowania biomedycznego, kierował grupą naukowców z Vanderbilt University, która wykazała, jak sztuczny projekt inseminacji polegający na dywersyfikacji wzrostu lub różnorodności naprawia 3 różne zasoby nieregularności stanu komórek w komórkach rakowych. Gazeta faktycznie została wydana w PLOSBiologia

Niejednorodny wzrost to guzek złożony z kilku rodzajów komórek rakowych. Często komórki mają różnego rodzaju dziedziczne anomalie, a także współistnieją w obrębie bryły. Różnorodność wzrostu sprawia, że ​​trudno jest sobie z nimi poradzić.

„To jak sukces zróżnicowanego zespołu” — opisuje Harris. „Zespół złożony z ludzi z różnych środowisk, w różnym wieku, na różnych etapach kariery itp. często lepiej radzi sobie z problemami, ponieważ członkowie zespołu przedstawiają różne perspektywy”.

W jednym kawałku różne komórki reagują na terapie lekowe na różne sposoby. Niektóre komórki mają zdolność do przetrwania, a także odrastania wzrostu, a także rozprzestrzeniania się, dlatego Harris i jego grupa nadal badają metody wytrzymywania komórek rakowych różniących się od różnych innych komórek wzrostu.

Ale anomalie dziedziczne nie są jedyną metodą, w której komórki rakowe mogą się od siebie różnić. Komórki, które mają ten sam specyficzny DNA, mogą istnieć w skrajnie różnych stanach. Na przykład, komórki skóry, a także komórki wątroby mają dokładnie to samo DNA, ale działają na bardzo różne sposoby; jest to przykład zróżnicowania epigenetycznego. Co więcej, gdy komórka skóry oddziela się, generuje 2 komórki skóry. Komórki nie uzyskują stanu komórek skóry z DNA; musi być dostępny z kilkoma innymi metodami. To właśnie ten niegenetyczny typ dziedziczenia sprawia, że ​​procedura jest epigenetyczna.

Komórki rakowe dodatkowo różnią się z powodu arbitralnych zmian liczby cząstek w każdej komórce: cząstki arbitralnie łączą się ze sobą, osłabiają, są wytwarzane przez komórkę, produkują bezpośrednio do komórki, a także z niej, i tak dalej Ten rodzaj niegenetyczny zróżnicowanie nazywa się nieregularnością stochastyczną i również nie jest dziedziczne, w przeciwieństwie do procedur epigenetycznych. Może nie wydawać się to wielką okazją, ale naukowcy odkryli, że nieregularność stochastyczna może mieć znaczące rezultaty.

Praca spekulacyjna, a także obliczeniowa, o której mowa w artykule, została przeprowadzona na Uniwersytecie Vanderbilt we współpracy z Coreyem E. Hayfordem, Darrenem R. Tysonem, C. Jackiem Robbinsem III, Peterem L. Frickiem, a także Vito Quaranta, a także zainspirowała wiele dodatkowych osób. zadania badawcze. Jest to obecnie struktura laboratorium U of A Harrisa.

„Rak jest powszechnie określany jako „choroba genetyczna”, co wskazuje, że jest wywoływany przez anomalie w ważnych składnikach DNA, które powodują, że komórki przerastają kontrolę” – powiedział Harris. „To faktycznie spowodowało lata badań nad genami komórek rakowych, które w rzeczywistości spowodowały znaczne przełomy, polegające na zaawansowaniu różnych leków leczniczych, które są ukierunkowane na rzekome „onkogeny motoryczne”. Choć wyjątkowo skuteczne w krótkim okresie, te celowane leki zawodzą niemal powszechnie, a nowotwory u pacjentów powracają w ciągu kilku miesięcy do kilku lat. Skłoniło to wielu badaczy do rozważenia roli procesów niegenetycznych w odpowiedzi nowotworów na leki”.

Wykorzystano modelowanie, a także strategie spekulacyjne, aby zidentyfikować 3 różne źródła nieprawidłowości wśród komórek raka płuc: dziedziczne, epigenetyczne i stochastyczne. Jak wspomniano powyżej, nieprawidłowości epigenetyczne, a także stochastyczne są różnymi rodzajami nieprawidłowości niegenetycznych. Unikalne epigenetycznie komórki wyglądają różnie, podobnie jak skóra, a także komórki wątroby od początku, podczas gdy komórki unikalne pod względem stochastycznym wyglądają prawie tak samo, ale mogą działać zupełnie inaczej.

„Odróżnienie genetycznych od niegenetycznych i epigenetycznych od stochastycznych czynników w odpowiedzi na leki ma kluczowe znaczenie dla opracowania nowych terapii, które mogą zabić komórki nowotworowe, zanim będą miały szansę nabyć mutacje genetycznej oporności” – twierdzi Harris. „Wszystkie one w różny sposób przyczyniają się do odpowiedzi guza na lek”.

Struktura różnicowania dziedzicznych, a także niegenetycznych zasobów różnicowania w grudkach była już wcześniej sugerowana, ale nie jest jeszcze powszechnie zatwierdzona w obszarze badań nad komórkami rakowymi ze względu na brak solidnego dowodu spekulatywnego. Dokument grupy stanowi solidną pomoc dla tej struktury.

Ocena przedstawiona w pracy została zastosowana w szczególności do komórek niedrobnokomórkowego raka płuca z mutacją EGFR. Laboratorium Harrisa wykorzystuje obecnie te sugestie również do różnych innych rodzajów komórek rakowych, składających się z maleńkich komórek raka płuc, nowotworów złośliwych, a także komórek raka piersi z przerzutami do kości.

„W moim laboratorium pracujemy nad budowaniem modeli obliczeniowych sieci molekularnych w komórkach nowotworowych, które powodują różne stany epigenetyczne, przez które komórki mogą się przenosić, aby przetrwać leczenie lekami” – twierdzi Harris. „Długoterminowym celem badań mojego laboratorium jest rozszerzenie tych modeli, aż będą wystarczająco szczegółowe, aby działać jako wirtualne platformy do testowania efektów różnych leków i identyfikowania nowych celów leków”.

Tworząc te rzekome „cyfrowe bliźniaki”, mamy nadzieję, że ostatecznie wykorzystamy je do przeprowadzania cyfrowych wyświetlaczy leków na projektach opracowanych na podstawie przykładów prawdziwych guzków u klientów, a następnie do wyboru terapii dostosowanych do stylu dla tych klientów. To z pewnością będzie wymagało nawiązania współpracy z bioinformatykami, eksperymentatorami, a także profesjonalistami medycznymi właśnie tutaj, na UA, w Instytucie Raka Winthrop P. Rockefellera na Uniwersytecie Arkansas for Medical Sciences w Little Rock, a także w innych miejscach. „Miejmy nadzieję, że publikacja tego artykułu pomoże zainicjować niektóre z tych współpracy” – twierdzi Harris.