اطلس جدید راه جدیدی برای شناسایی مکانیسم های عمیق سرطان ارائه می دهد

به گفته محققان مرکز سرطان Weill Cornell Medicine و Memorial Sloan Kettering، اطلسی که فعالیت ژن و سطوح مولکول های کوچکی به نام متابولیت ها را در نمونه های تومور فهرست می کند، راه جدیدی برای شناسایی مکانیسم های عمیق سرطان ارائه می دهد.

محققانی که کار خود را در 19 ژوئن منتشر کردند متابولیسم طبیعت، اطلس سرطان پروفایل های متابولیک (CAMP) را با ترکیب مجموعه داده های جدید و موجود بر روی متابولیت ها و فعالیت ژن ایجاد کرد. اطلس حاوی داده هایی از 988 نمونه کنترل تومور و بافت طبیعی در 11 نوع مختلف سرطان است. تجزیه و تحلیل دانشمندان از داده‌ها دو دسته گسترده از پیوندهای ژن-متابولیت را نشان داد که به مکانیسم‌هایی در کار در انواع سرطان اشاره می‌کنند.

دکتر یان کرومسیک، استادیار فیزیولوژی و بیوفیزیک و یکی از اعضای مرکز سرطان ساندرا و ادوارد مایر در پزشکی ویل کورنل، می‌گوید: «این اطلس جدید به ما کمک می‌کند تا درک اصلی از نحوه عملکرد تومورها ایجاد کنیم.»

دکتر اد رزنیک، زیست شناس محاسباتی در مرکز سرطان مموریال اسلون کترینگ، نویسنده ارشد دیگر مطالعه، گفت: کار ما به این سوال اساسی می پردازد که چگونه تغییرات در سطوح متابولیت و سطوح بیان ژن هماهنگ می شوند. پاسخی که ما ارائه می کنیم زیبا و ظریف است: این هماهنگی به صورت پشت سر هم از عملکرد مولکولی آنزیم های رمزگذاری شده ژنتیکی و زیرلایه های متابولیت آنها و همچنین از حضور سلول های ایمنی متابولیک منحصر به فرد در ریزمحیط تومور پدیدار می شود.

اولین نویسندگان این مطالعه دکتر الیزا بندتی، یک همکار پژوهشی در طول مطالعه در آزمایشگاه کرومسیک بودند. و دکتر اریک لیو، محقق، و دکتر سریس تانگ، دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه رزنیک در زمان مطالعه.

متابولیت ها مولکول های آلی کوچکی هستند که در فرآیندهای متابولیکی در بافت ها و جریان خون استفاده می شوند یا توسط آنها تولید می شوند. آن‌ها اغلب در واکنش‌های بیوشیمیایی کار می‌کنند که انرژی سلول‌ها را تامین می‌کنند یا به عنوان بلوک‌های سازنده پروتئین‌ها، قندها، لیپیدها، DNA و RNA عمل می‌کنند.

الگوی سطوح متابولیت در بافت ها یکی از لایه های مهم اطلاعات در زیست شناسی است و محققان از قبل می دانند که رویدادهای کلیدی در سرطان، مانند رشد تومور و کسب مقاومت دارویی، با تغییرات قابل توجهی در متابولیت ها همراه است. ارتباط این تغییرات متابولیت مرتبط با سرطان با تغییرات در فعالیت ژن به دانشمندان کمک می کند تا بفهمند چرا این تغییرات متابولیتی رخ می دهد – مثلاً کدام آنزیم ها یا سایر پروتئین ها باعث ایجاد تغییرات می شوند. در برخی موارد، اختلال در این مکانیسم ها می تواند به مبارزه با سرطان کمک کند.

پایگاه داده CAMP که دانشمندان ایجاد کرده اند به این معنی است که چنین تحلیل هایی را تسهیل می کند، زیرا بزرگترین مجموعه هماهنگ شده از داده ها در مورد سطوح متابولیت و فعالیت ژن در نمونه های تومور اولیه است. با این حال، کنار هم قرار دادن آن یک چالش جدی بود.

روش‌های مورد استفاده در مطالعات متابولیت‌ها نسبت به روش‌هایی که مثلاً در مطالعات توالی‌یابی RNA استاندارد شده‌اند بسیار کمتر استاندارد شده‌اند. اغلب اتفاق می‌افتد که دو مطالعه متابولیت سرطان مختلف، مجموعه متابولیت‌های مشابهی را اندازه‌گیری نمی‌کنند، و حتی متابولیت‌هایی که در هر دو مطالعه اندازه‌گیری می‌شوند، گاهی اوقات نام‌های متفاوتی در مجموعه داده‌ها دارند.”

دکتر یان کرومسیک، استادیار فیزیولوژی و بیوفیزیک و عضو مرکز سرطان ساندرا و ادوارد مایر در پزشکی ویل کورنل

دانشمندان با همسوسازی دقیق ویژگی‌های متفاوت مجموعه داده‌های فردی، به دنبال سرنخ‌هایی برای مکانیسم‌های گسترده سرطان با جستجوی روابط ژن-متابولیت بودند که در همه انواع سرطان پوشش داده شده در پایگاه داده برجسته بود.

یک الگو که آنها پیدا کردند انتظار می‌رفت: برخی از متابولیت‌ها به شدت با ژن‌های کدکننده آنزیم‌ها و سایر پروتئین‌ها با نقش در تولید متابولیت‌ها یا تنظیم سطوح آن‌ها مرتبط بودند. دکتر کرومسیک گفت، شناسایی ژن‌هایی که سطوح متابولیت‌های مرتبط با سرطان را کنترل می‌کنند، می‌تواند به تحقیقات بیشتر درباره نقش احتمالی این متابولیت‌ها در ایجاد سرطان کمک کند.

در الگوی برجسته دیگری که تیم کشف کرد، برخی از متابولیت‌ها به شدت با فعالیت‌های مجموعه‌های وسیعی از ژن‌ها مرتبط بودند که به وضوح به تولید و پردازش متابولیت‌ها مرتبط نیستند. با نگاهی دقیق به ژن های درگیر، دکتر. Krumsiek و Reznik متوجه شدند که این الگو احتمالاً منعکس کننده حضور سلول های ایمنی است که معمولاً به تومورهای جامد نفوذ می کنند.

دکتر کرومسیک گفت: “به نظر می رسد که سلول های ایمنی به طور گسترده بر پروفایل های متابولیت این نمونه های تومور تاثیر می گذارند.”

او افزود که نتایج بر اهمیت درک نقش انواع سلول های مختلف در نمونه های تومور تاکید می کند. برای این منظور، او و دکتر رزنیک و تیم‌هایشان اکنون قصد دارند به سمت تکنیک‌های پیشرفته‌تر حرکت کنند که می‌تواند فعالیت ژن و سطوح متابولیت را در مکان‌های دقیق در سراسر نمونه‌های تومور «نقشه‌برداری» کند.