برخی از سرطان‌ها سریع‌تر رشد می‌کنند، تهاجمی‌تر گسترش می‌یابند و به طور موثرتری به درمان پاسخ می‌دهند. محققان دانشگاه ویرجینیا تک، دلایل شگفت‌انگیزی را برای این تفاوت‌ها کشف می‌کنند، از جمله اینکه چگونه سلول‌های سرطانی غیرطبیعی بافت سالم را برای حمایت از رشد تومور به کار می‌گیرند و چرا اندازه برخی از سلول‌های سرطانی می‌تواند به پیش‌بینی خطر آن‌ها کمک کند.
این یافته‌ها از سال‌ها کار دقیق آزمایشگاهی به دست آمده است، از جمله بررسی دقیق تومورهای رشد یافته در موش‌ها.
مگان سويت، دانشجوی تحصیلات تکمیلی که در علوم زیستی در دانشگاه ویرجینیا تک تحصیل می‌کند، بیشتر وقت خود را صرف آماده‌سازی برش‌های بسیار نازک از بافت تومور می‌کند. او با تنظیم دقیق یک تومور، به اندازه تقریباً یک ناخن انگشت کوچک، به سمت تیغه تیز، در داخل یک محفظه فلزی سرد کار می‌کند.
سويت گفت: «مهم این است که تنظیمات دقیق انجام شود و اطمینان حاصل شود که برش یکنواخت خواهد بود.»
همانطور که تیغه از بافت عبور می‌کند، صدای ثابت و ریتمیک خرد کردن به گوش می‌رسد.
سويت گفت: «این سخت‌ترین و زمان‌برترین بخش است.» اما نوعی مدیتیشن هم هست.
هر بخش به اندازه‌ای نازک برش داده می‌شود که نور از آن عبور کند. سويت با دقت بافت ظریف را به روی یک شیشه منتقل می‌کند، جایی که ساختارهای سلولی خاص برای تشخیص آسان‌تر زیر میکروسکوپ قدرتمند رنگ‌آمیزی می‌شوند.
این فرآیند شامل دوره‌های مکرر برش، رنگ‌آمیزی، بررسی و مقایسه نمونه‌ها است. اگرچه این کار زمان‌بر است، اما به دانشمندان کمک می‌کند تا بفهمند چرا برخی از تومورها بسیار خطرناک‌تر از دیگران می‌شوند.
تیم دانشگاه ویرجینیا تک یافته‌هایی را منتشر کرده است که نور جدیدی بر چگونگی رشد و پیشرفت سرطان می‌تاباند. تحقیقات آن‌ها در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است، و یافته‌های بیشتری نیز در اوایل سال جاری در Cancer Research منتشر شده است.
چگونه خطاهای کروموزومی می‌توانند به سرطان دامن بزنند
اکثر سلول‌های سالم در بدن انسان دیپلوئید هستند، به این معنی که دو مجموعه کامل از کروموزوم‌ها دارند، که یکی از هر والد به ارث رسیده است.
در شرایط عادی، این سلول‌ها تقسیم می‌شوند تا سلول‌های جدیدی با همان آرایش کروموزومی تولید کنند. با این حال، گاهی اوقات چیزی در طول تقسیم اشتباه پیش می‌رود و باعث می‌شود سلول‌هایی با تعداد غیرطبیعی کروموزوم به وجود بیایند.
اگر این خطاها در طول تقسیم سلولی بعدی منتقل شوند، می‌توانند در طول زمان جمع شوند. چنین تغییراتی یکی از راه‌های ایجاد سرطان است.
به مدت پنج سال، سويت و دانشجوی تحصیلات تکمیلی دیگر، مت بلمفیلد، با بیولوژیست سلولی، دانیلا سیمینی همکاری کرده‌اند تا سلول‌هایی را که تعداد غیرطبیعی کروموزوم دارند، که یکی از ویژگی‌های رایج سرطان است، بررسی کنند.
برای مطالعه پیامدهای این ناهنجاری‌ها، تیم سیمینی سلول‌های سرطانی دیپلوئید را دستکاری کرد تا کروموزوم‌های خود را بدون تکمیل تقسیم سلولی تکثیر کنند.
نتیجه یک نوع سلول به نام سلول تتراپلوئید بود که چهار مجموعه کامل از کروموزوم دارد به جای دو مجموعه معمول.
این سلول‌ها محدود به آزمایش‌های آزمایشگاهی نیستند. سلول‌های تتراپلوئید همچنین می‌توانند در طول رشد تومورهای انسانی ظاهر شوند و حضور آن‌ها با پیشرفت سرطان و نتایج ضعیف‌تر برای بیماران مرتبط است.
سلول‌های سرطانی برای رشد تومور سلول‌های سالم را به کار می‌گیرند
دانشمندان مدت‌هاست که می‌دانند که سلول‌های تتراپلوئید می‌توانند تومورها را تهاجمی‌تر کنند. آنچه که هنوز مشخص نبود این بود که دقیقاً چگونه به رشد سرطان کمک می‌کنند.
برای بررسی این موضوع، سويت و بلمفیلد تومورهایی را که از سلول‌های سرطانی دیپلوئید معمولی رشد کرده بودند با تومورهایی که از سلول‌های سرطانی تتراپلوئید ایجاد شده بودند، مقایسه کردند.
این آزمایش‌ها نتیجه‌ای غیرمنتظره به دست آورد.
همانطور که تومورها در موش‌ها رشد می‌کردند، نسبت سلول‌های تتراپلوئید در واقع کاهش می‌یافت. با وجود این کاهش، تومورها به سرعت به رشد خود ادامه دادند و به اندازه قابل توجهی رسیدند.
محققان دریافتند که سلول‌های سرطانی تتراپلوئید به جذب سلول‌های استرومایی، که سلول‌های بافتی غیرسرطانی هستند که به ارائه پشتیبانی ساختاری کمک می‌کنند، تشویق می‌کنند.
این سلول‌های اضافی به نظر می‌رسیدند که محیطی ایجاد می‌کنند که از توسعه بیشتر تومور حمایت می‌کند.
سويت گفت: «حتی وجود کسری از این سلول‌های تتراپلوئید می‌تواند به جذب سلول‌های غیرسرطانی اضافی که از پیشرفت بیشتر تومور حمایت می‌کنند، کمک کند.»
این یافته یک مکانیسم غیرشناخته قبلی را نشان داد که سلول‌های سرطانی غیرطبیعی می‌توانند رشد تومور را تقویت کنند، حتی زمانی که تنها بخش کوچکی از تومور را تشکیل می‌دهند.
سلول‌های سرطانی کوچکتر خطر شگفت‌انگیزی را نشان می‌دهند
تحقیقات جداگانه‌ای ارتباط غیرمنتظره دیگری بین سلول‌های تتراپلوئید و تهاجمی بودن سرطان را نشان داد.
بلمفیلد در ابتدا در حال بررسی ویژگی‌های فیزیکی سلول‌های تتراپلوئید بود. پس از تولید سلول‌های تتراپلوئید از سلول‌های سرطانی انسانی و ایجاد کلونی‌هایی که از سلول‌های منفرد مشتق شده‌اند، متوجه شد که گروه‌های حاصله همه یک اندازه نیستند.
از آنجایی که سلول‌های تتراپلوئید دو برابر مجموعه کروموزوم معمول را دارند، محققان انتظار داشتند که تقریباً دو برابر سلول‌های دیپلوئید باشند.
در عوض، برخی از سلول‌ها 25 تا 30 درصد کوچکتر از حد انتظار بودند.
حتی شگفت‌انگیزتر، این سلول‌های کوچکتر توانایی بیشتری در ایجاد تومورهای تهاجمی نسبت به همتایان بزرگتر خود داشتند.
بلمفیلد گفت: «کلون‌های کوچکتر تهاجمی‌تر هستند.» آن‌ها سریع‌تر رشد می‌کنند، تهاجمی‌تر هستند و در برابر داروهای ضد سرطان و استرس‌زای رایج مقاوم‌تر هستند.
آزمایش‌های بیشتر در موش‌ها این مشاهدات را تأیید کرد. تومورهای حاوی سلول‌های تتراپلوئید کوچکتر اغلب سریع‌تر از تومورهای حاوی سلول‌های بزرگتر رشد می‌کردند.
این الگو به یک نوع سرطان محدود نشد. محققان نتایج مشابهی را در سلول‌های سرطان کولون و سینه مشاهده کردند، که نشان می‌دهد رابطه بین اندازه سلول‌های تتراپلوئید و تهاجمی بودن تومور ممکن است در انواع مختلف سرطان گسترش یابد.
اندازه سلول‌های سرطانی می‌تواند به پیش‌بینی بقای بیمار کمک کند
محققان در مرحله بعد بررسی کردند که آیا می‌توان همین رابطه را در سرطان‌های انسانی یافت یا خیر.
آن‌ها اطلاعاتی را از اطلس ژنوم سرطان، مجموعه بزرگی از داده‌های دقیق از هزاران نمونه بیمار سرطانی، تجزیه و تحلیل کردند.
نتایج نشان داد که سلول‌های تتراپلوئید کوچکتر با پیش‌بینی‌های بدتر و نرخ بقای پایین‌تری در چندین نوع سرطان مرتبط هستند.
این نشان می‌دهد که اندازه‌گیری اندازه این سلول‌های غیرطبیعی می‌تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد نحوه رفتار تهاجمی یک تومور ارائه دهد.
سیمینی گفت: «ما قبلاً می‌دانستیم که تتراپلوئیدی می‌تواند سلول‌ها را تومورزا کند، اما اکنون می‌دانیم که اگر اندازه سلول‌ها را در نظر بگیریم، می‌تواند پیش‌بینی‌کننده پتانسیل تومورزا باشد.»
این یافته‌ها ابعاد مهمی را به درک دانشمندان از سرطان اضافه می‌کند. شماره‌های غیرطبیعی کروموزوم مدت‌هاست که با رفتار خطرناک تومور مرتبط است، اما تحقیقات جدید نشان می‌دهد که اندازه سلول‌ها ممکن است سرنخ‌های اضافی در مورد پتانسیل رشد و گسترش سرطان ارائه دهد.
این تیم اکنون قصد دارد مکانیسم‌های زیستی مسئول این اثرات را با جزئیات بیشتری بررسی کند و به تجزیه و تحلیل داده‌های سرطان انسانی ادامه دهد.
برای سويت، این به معنای ساعت‌های بیشتر در آزمایشگاه است، برش و تجزیه و تحلیل دقیق بخش‌های کوچک بافت تومور در جستجوی پاسخ به یکی از مهم‌ترین سوالات در زیست‌شناسی سرطان.