خريطة السرطان تكشف كيف تتطور الأورام

لدينا الآن بعض الخرائط الأكثر تفصيلاً على الإطلاق للعديد من أنواع السرطان، بالإضافة إلى أدوات وطرق جديدة لتحليلها. وتأتي هذه النتائج من مبادرة لرسم خريطة للسرطانات تسمى شبكة أطلس الأورام البشرية، وتوفر أدلة حول كيفية تشكل السرطان وتطوره ومقاومته للعلاج.

يتطور السرطان عندما تحفز الطفرات الجينية الخلايا على النمو والتكاثر بشكل لا يمكن السيطرة عليه. الكثير مما نعرفه عن هذا المرض يأتي من التحليل الجيني للأورام. وحتى وقت قريب، لم نتمكن من القيام بذلك إلا من خلال الجمع بين جميع البيانات الوراثية وتحليلها في عينة الورم مرة واحدة، مما يجعل من المستحيل تحديد أنواع الخلايا الفردية.

لكن الأورام ليست متجانسة. يقول دانييل أبرافانيل من معهد دانا فاربر للسرطان في بوسطن: “إنها معقدة، مثل النظم البيئية التي لا تتكون من الخلايا السرطانية فحسب، بل تتكون أيضًا من الخلايا المناعية والخلايا البطانية وغيرها من الخلايا الداعمة”.

وبفضل ظهور أدوات أكثر تطورا، تمكن فريق من الباحثين الآن من التعرف على الخلايا الفردية أو تحديد وظائفها في الأورام من حوالي 2000 شخص يعانون من 20 نوعا مختلفا من السرطان.

وكجزء من العمل، رسمت لي دينج – بجامعة واشنطن في سانت لويس بولاية ميسوري – وزملاؤها خريطة لـ 131 منطقة ورم لدى 78 شخصًا مصابين بأنواع السرطان التي تظهر في الثديين، والقولون، والبنكرياس، والكلى، والرحم، والقنوات الصفراوية. ربط الكبد والمرارة بالأمعاء الدقيقة. واستخدموا تقنية تسمى تسلسل الخلية الواحدة لقياس الجينات التي تم تشغيلها أو إيقافها في كل خلية من عينة الورم.

كما قام الباحثون بفحص عينات الأنسجة تحت مجاهر قوية لتحديد موقع الخلايا وبنيتها. بعد ذلك، قاموا ببناء نماذج ثلاثية الأبعاد للأورام، توضح كيفية تنظيم الخلايا داخلها وتفاعلها. ووجدوا أن الخلايا السرطانية، داخل الأورام، تشكل مجموعات متميزة تعرف باسم المناطق الدقيقة. ثم قام الباحثون بتجميع هذه المناطق بناءً على تغيرات جينية مماثلة، مثل ارتفاع أو انخفاض نشاط الخلايا المناعية. يبدو أن التطور داخل النشاط الجيني للخلايا في المناطق الدقيقة هو العامل الرئيسي في أن تصبح السرطانات مقاومة للعلاجات.

تشير الأبحاث الإضافية التي أجرتها شبكة أطلس الأورام البشرية إلى أن الخلايا المتعددة يمكنها أحيانًا التنسيق لتكوين سرطان القولون. يقول دوج وينتون من جامعة كامبريدج: “على مدى عقود، كان الإجماع في هذا المجال هو أن الورم ينشأ من خلية واحدة”.

استخدم وينتون وزملاؤه فئرانًا تم تعديلها وراثيًا بحيث يتغير لون خلاياها عندما تصبح سرطانية. وهذا جعل من الممكن تحديد وتتبع الأورام عند تشكلها في أحشاء الحيوانات. ووجد الباحثون أن حوالي 40% من أورام القولون تنشأ من خلايا متعددة، والتي تتعاون لتتفوق على الخلايا المجاورة.

كما حددت مجموعة منفصلة من الباحثين بقيادة كين لاو من جامعة فاندربيلت في تينيسي المؤشرات الحيوية لمراقبة تطور الورم. تخلق الطفرات التي تحدث بشكل طبيعي تغيرات جينية دائمة في الأنسجة، مما سمح للباحثين بإعادة بناء تسلسل الأحداث، وإنشاء جدول زمني جزيئي لنمو كل ورم.

وباستخدام هذا النهج، قاموا بتحليل السلائف المبكرة لسرطان القولون لدى الفئران والبشر، ووجدوا أن ما يصل إلى 30% منها كان لها أصل متعدد الخلايا. يقول لاو إن أفضل مؤشر لدينا حاليًا لتحديد ما إذا كانت الآفة السابقة للتسرطن في القولون ستصبح سرطانية هو حجمها. ويقول إن فهم كيفية تشكل سرطان القولون يمكن أن يحسن قدرتنا على فحص الآفات السابقة للتسرطن واكتشاف السرطان في وقت مبكر.

كشف مشروع رسم خرائط السرطان عن بعض المفاجآت. جمع أبرافانيل وزملاؤه 67 خزعة من الأورام من 60 شخصًا مصابين بسرطان الثدي النقيلي، مما يعني أن المرض انتشر إلى أعضاء أخرى، مثل الكبد والدماغ والرئتين. ووجدوا أن العينات التي تم جمعها من نفس المشارك في نقاط زمنية مختلفة كانت متشابهة للغاية من الناحية الوراثية. يقول أبرافانيل: “من المتوقع أن ترى طفرات مختلفة تتطور مع مرور الوقت”.

كجزء من المشروع، أنشأ الباحثون بقيادة بن رافائيل في جامعة برينستون خوارزمية تحدد نسبة الخلايا السرطانية وغير السرطانية في الورم وتبحث في كيفية تفاعل هذه الخلايا، والتي يمكن أن تساعد أيضًا في تمييز كيفية نمو الورم.

تقربنا هذه الاكتشافات معًا خطوة أخرى من فهم كيفية تشكل السرطان وتطوره، والذي بدوره يمكن أن يحسن العلاج. يقول أبرافانيل إن هذا يمكن أن يساعد في ممارسته السريرية أيضًا: “نحن نحاول قدر المستطاع أن نطابق العلاج المناسب للمريض المناسب، لكننا إلى حد كبير غير قادرين على تحديد العلاج الأفضل للحالات الفردية”. في تلك اللحظة من الزمن.”