به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تحقیقات جدید به رهبری پن استیت برای اولین بار مکانیسمی را نشان می‌دهد که چگونه سلول‌های سرطان سینه ممکن است به بافت‌های سالم حمله کنند. این کشف نشان می‌دهد که یک پروتئین حرکتی به نام dynein (داینئین) به حرکت سلول‌های سرطانی در مدل‌های بافت نرم کمک می‌کند، اهداف بالینی جدیدی در برابر متاستاز ارائه می‌کند و این پتانسیل را دارد که اساساً نحوه درمان سرطان را تغییر دهد.

پیش زمینه

کشنده‌ ترین ویژگی هر سرطانی متاستاز است، یعنی گسترش سلول‌های سرطانی در سراسر بدن. گاهی اوقات پس از درمان اولیه سرطان سینه و حتی برداشتن کامل تومور سرطانی یا خارج کردن و تخلیه سینه، شاهد عود دوباره سرطان هستیم. این عود دوباره می‌تواند در همان بافت سینه یا در اندام دیگری از بدن از جمله ریه، کبد، مغز و استخوان اتفاق بیافتد. در صورتی که عود مجدد توده سرطانی سینه در ناحیه دیگری از بدن باشد، به آن متاستاز سرطان سینه گفته می‌شود. بنابرین متاستاز سرطان سینه به شرایطی گفته می‌شود که سلول‌های سرطانی به اندامی دیگر به جز پستان سرایت کرده و تنها در بافت سینه، متمرکز نباشند. غالبا متاستاز، مدتی پس از بروز نخستین بافت سرطانی در سینه آغاز می‌شود و شناخت و تشخیص به موقع آن، می‌تواند در درمان بیماری تاثیرگذار باشد. تحقیقات جدید به رهبری پن استیت برای اولین بار مکانیسمی را نشان می‌دهد که چگونه سلول‌های سرطان سینه ممکن است به بافت‌های سالم حمله کنند. اردم تابدانوف، استادیار فارماکولوژی در ایالت پن و یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه که اخیراً در مجله Advanced Science منتشر شده است، گفت: " این کشف نشان دهنده یک تغییر قطبیت از بسیاری جهات است. تا به حال، داینئین هرگز در کسب و کار تامین نیروی مکانیکی برای تحرک سلول‌های سرطانی، که توانایی آن‌ها برای حرکت دادن خود است، نبوده است. اکنون می‌توانیم ببینیم که اگر داینئین را هدف قرار دهید، می‌توانید به طور موثری حرکت آن سلول‌ها را متوقف کنید. بنابراین، انتشار متاستاتیک را متوقف کنید." این پروژه پیش از تبدیل شدن به یک هم کاری چند موسسه ای با محققان مرکز پزشکی دانشگاه روچستر، موسسه فن آوری جورجیا، دانشگاه اموری و سازمان غذا و داروی آمریکا، به عنوان هم کاری بین دپارتمان مهندسی شیمی پن استیت و کالج پزشکی پن استیت آغاز شد.

داینئین 

داینئین ( Dynein) نوعی موتور پروتئینی اسکلت سلولی است که در طول میکروتوبول‌ها ( ریزلوله) در سلول حرکت می‌کنند. این پروتئین‌ها قادرند انرژی شیمیایی موجود در آدنوزین تری‌فسفات را، به کار مکانیکی مبدل کنند. داینئین، برخی مواد را در سلول حمل می‌کند، نیروهای لازم برای انجام میتوز را فراهم می‌آورد و انرژی ضروری برای حرکت مژک و تاژک را در یوکاریوت‌ها در اختیار آ‌ن‌ها قرار می‌دهد. تمام این اعمال وابسته به حرکت داینئین به سمت قطب منفی میکروتوبول‌ها (از محیط به مرکز) است که بدان ترابرد واسو (Retrograde transport) می‌گویند. کار داینئین دقیقاً نقطه مقابلِ کینزین است که حرکت‌شان به سمت قطب مثبتِ میکروتوبول (از مرکز به محیط سلول) است و به آن، ترابرد به‌سو (Anterograde transport) گفته می‌شود. در واقع حرکاتی در سلول با استقاده از همکاری داینئین و ریزلوله‌ها صورت می‌گیرد. اما اینکه چطور داینئین و ریزلوله موجب این حرکات می‌شوند جای بحث دارد. در کل نحوه گام به این صورت است که معمولاً داینئین‌ها دو پا دارند و با استفاده آدنوزین تری‌فسفات  (ATP)روی توبول راه می‌روند. چند حرکت مهم توسط همکاری این دو پروتئین صورت می‌گیرد که شامل: انتقال وزیکول‌های سیتو پلاسمی، حرکت تاژک و تقسیم میتوز می‌باشد.

چگونگی انجام مطالعه

محققان از میکروسکوپ زنده برای تماشای مهاجرت سلول‌های سرطان سینه در دو سیستم مختلف که از بدن انسان الگوبرداری شده‌اند، استفاده کردند. اولین سیستم، یک شبکه دو بعدی از الیاف کلاژن، نشان داد که سلول‌های سرطانی چگونه از طریق یک ماتریکس سلولی اضافی که تومورها را احاطه کرده است حرکت می‌کنند و نشان داد که دینئین کلید حرکت سلول‌های سرطانی است. سیستم دوم یک مدل سه بعدی بود که توسط تیمی‌به سرپرستی امیر شیخی، دوروتی فوهر‌هاک و جی لوید هاک،کرسی شغلی اولیه در بیومتریال و مهندسی احیا و استادیار مهندسی شیمی و مهندسی زیست پزشکی در ایالت پن ایجاد شد. سیستم دوم برای تقلید بافت نرم با استفاده از شبکه‌ای از ذرات هیدروژل میکروسکوپی یا میکروژل‌هایی طراحی شده است که به شکل‌هایی شبیه تومور به یکدیگر متصل شده‌اند. مانند مدل دو بعدی، محققان در مدل سه بعدی دریافتند که داینئین در گسترش یا متاستاز سلول‌های سرطانی ضروری است. شیخی گفت:"  با استفاده از این مدل‌های سه بعدی که تا حدی تومور را تقلید می‌کنند، متوجه شدیم که اگر داینئین را مسدود کنیم، سلول‌های سرطانی نمی‌توانند به طور موثر حرکت کنند و به بافت‌های جامد نفوذ کنند. در هر دو مدل، ما متوجه شدیم که داینئین برای حرکت سلولی بسیار مهم است، که یک روش کاملاً جدید را برای مدیریت سرطان پیشنهاد می‌کند. به جای کشتن سلول‌های سرطانی با پرتودرمانی یا شیمی‌درمانی، ما نشان می‌دهیم که چگونه آن‌ها را فلج کنیم. این خبر عالی است زیرا شما واقعاً مجبور نیستید سلول‌ها را بکشید، که رویکردی خشن است که هم سلول‌های سرطانی و هم سلول‌های سالم را هدف قرار می‌دهد. در عوض، فقط باید سلول‌های سرطانی را از حرکت باز دارید."

یک برتری محسوس

تابدانوف توضیح داد که فلج سلولی می‌تواند در مقایسه با درمان‌های شیمی‌درمانی یک استراتژی درمانی موثر برای سرطان باشد، زیرا پس از برداشتن تومور اصلی با جراحی، می‌تواند از گسترش سرطان بدون آسیب رساندن به بافت‌ها و سلول‌های سالم جلوگیری کند. تابدانوف گفت: " ترفند شیمی‌درمانی این است که سلول‌های سرطانی را کمی سریع‌تر از بقیه بدن از بین ببریم، این مسابقه با زمان است. شیمی‌درمانی در حالی که مشغول کشتن سرطان است، آسیب زیادی به بافت‌های سالم و طبیعی بدن وارد می‌کند. اگر در عوض سرطان را مهار کنیم و جلوی آن را بگیریم، می‌توانیم قسمت‌های سالم بدن را سالم نگه داریم." محققان خاطرنشان کردند که هر گونه درمان بالینی بالقوه هنوز دور از دسترس است، زیرا آن‌ها هنوز آزمایشات انسانی یا حیوانی را انجام نداده‌اند. شیخی چندین اختراع مربوط به پلتفرم تیمش را ثبت کرده است و قصد دارد از این فناوری برای مطالعه تعداد زیادی از بیماری‌ها از جمله سرطان‌های دیگر استفاده کند. شیخی اضافه کرد: " ما از این همکاری با کالج پزشکی ایالت پن بسیار هیجان‌زده هستیم و آزمایشگاه‌های ما از نزدیک روی پروژه‌های دیگر کار می‌کنند. من فکر می‌کنم این پلتفرم‌ها روزی می‌توانند پزشکی شخصی و درمان شخصی برای سرطان و، امیدوارم، بسیاری از بیماری‌های دیگر را فعال کنند."

پایان مطلب./