Ερευνητές στο Moffitt Cancer Center ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο που προβλέπει πώς εξελίσσεται ο καρκίνος όταν κερδίζει ή χάνει ολόκληρα χρωμοσώματα. Αυτές οι μεγάλες γενετικές αλλαγές μπορούν να δώσουν στους όγκους σημαντικό πλεονέκτημα, επιτρέποντάς τους να αναπτύσσονται πιο γρήγορα, να αντέχουν το στρες και να αντιστέκονται στις θεραπείες.
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications, παρουσιάζει ένα νέο υπολογιστικό εργαλείο με την ονομασία ALFA-K. Το σύστημα αναλύει δεδομένα από μεμονωμένα κύτταρα, χαρτογραφώντας πώς τα καρκινικά κύτταρα μετακινούνται ανάμεσα σε διαφορετικούς συνδυασμούς χρωμοσωμάτων με την πάροδο του χρόνου. Με αυτόν τον τρόπο εντοπίζει ποια χρωμοσωμικά μοτίβα ευνοούνται καθώς ο όγκος εξελίσσεται.
Τα ευρήματα αμφισβητούν την ιδέα ότι η εξέλιξη του καρκίνου είναι τυχαία. Αντίθετα, δείχνουν ότι οι όγκοι ακολουθούν μετρήσιμα μοτίβα που διαμορφώνονται από τη χρωμοσωμική τους σύσταση, τις εξελικτικές πιέσεις και το στρες που προκαλεί η θεραπεία. Το νέο αυτό πλαίσιο προσφέρει έναν τρόπο να προβλέπουν οι ειδικοί πώς μεταβάλλονται οι καρκίνοι και πώς ενδέχεται να ανταποκριθούν στις θεραπείες.
Ο καρκίνος δεν εξελίσσεται τυχαία – Γιατί είναι σημαντικό να το γνωρίζουμε;
Ο καρκίνος εξελίσσεται. Καθώς οι όγκοι μεγαλώνουν, τα κύτταρά τους κάνουν συνεχώς λάθη όταν αντιγράφουν και διαιρούν το DNA τους. Πολλά από αυτά τα λάθη αφορούν την απόκτηση ή την απώλεια ολόκληρων χρωμοσωμάτων. Το αποτέλεσμα είναι ένας «μωσαϊκός» όγκος, γεμάτος καρκινικά κύτταρα με διαφορετικούς χρωμοσωμικούς συνδυασμούς.
Το πρόβλημα ήταν ότι οι ερευνητές δεν διέθεταν έναν αξιόπιστο τρόπο να εντοπίσουν ποιοι από αυτούς τους συνδυασμούς δίνουν στα καρκινικά κύτταρα εξελικτικό πλεονέκτημα. Ο αριθμός των πιθανών χρωμοσωμικών καταστάσεων είναι τεράστιος, και οι περισσότερες υπάρχουσες μέθοδοι μπορούσαν να αποτυπώσουν μόνο στιγμιότυπα στον χρόνο ή μέσες τιμές από πολλά κύτταρα μαζί.
Το ALFA-K αναπτύχθηκε για να λύσει ακριβώς αυτό το πρόβλημα. Χρησιμοποιεί δεδομένα από μεμονωμένα κύτταρα, ώστε να ανασυνθέσει πώς τα καρκινικά κύτταρα μετακινούνται ανάμεσα σε διαφορετικές χρωμοσωμικές καταστάσεις με την πάροδο του χρόνου και ποιες από αυτές ευνοούνται εξελικτικά. Χωρίς αυτά τα ευρήματα, η εξέλιξη του καρκίνου και η αντίσταση στις θεραπείες μοιάζουν απρόβλεπτες.
Γιατί είναι τόσο σημαντικές οι αλλαγές στα χρωμοσώματα;
Τα χρωμοσώματα περιέχουν εκατοντάδες ή χιλιάδες γονίδια. Όταν ένα καρκινικό κύτταρο αποκτά ή χάνει ένα χρωμόσωμα, αλλάζει ταυτόχρονα η «δόση» (ο αριθμός αντιγραφών) πολλών γονιδίων. Αυτό μπορεί να μεταβάλει αμέσως τον τρόπο με τον οποίο το κύτταρο αναπτύσσεται, διαιρείται ή ανταποκρίνεται στο στρες.
Τέτοιες αλλαγές επιτρέπουν στα καρκινικά κύτταρα να κάνουν μεγάλα εξελικτικά άλματα, όχι απλώς μικρές προσαρμογές. Δημιουργούν επίσης ποικιλία μέσα στον ίδιο όγκο, αυξάνοντας την πιθανότητα κάποια κύτταρα να επιβιώσουν από τη θεραπεία.
Σημαντικό είναι ότι οι επιδράσεις αυτών των αλλαγών εξαρτώνται από τη χρωμοσωμική κατάσταση που έχει ήδη το κύτταρο. Η ίδια χρωμοσωμική μεταβολή μπορεί να είναι ωφέλιμη σε ένα πλαίσιο και επιζήμια σε ένα άλλο. Αυτή η εξάρτηση από το «πλαίσιο» εξηγεί γιατί η εξέλιξη του καρκίνου ήταν τόσο δύσκολο να προβλεφθεί.
Πώς μπορούν αυτά τα ευρήματα να βοηθήσουν μελλοντικά στη θεραπεία του καρκίνου;
Όπως εξηγούν οι ερευνητές, το νέο σύστημα μετατοπίζει την έρευνα για τον καρκίνο από την απλή περιγραφή των όγκων, στη πιθανή πρόβλεψη της εξέλιξής τους.
Στο μέλλον, αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να βοηθήσει τους γιατρούς να ερμηνεύουν επαναλαμβανόμενες βιοψίες, να εντοπίζουν πότε ένας όγκος πλησιάζει σε μια επικίνδυνη εξελικτική μετάβαση και να επιλέγουν θεραπείες που περιορίζουν την ικανότητα του καρκίνου να δοκιμάζει επιβλαβείς χρωμοσωμικές διαμορφώσεις.
Ο μακροπρόθεσμος στόχος των ερευνητών είναι μια θεραπευτική στρατηγική που λαμβάνει υπόψη την εξέλιξη. Μια προσέγγιση που προσπαθεί να προβλέψει πώς θα αλλάξουν οι όγκοι, αντί να αντιδρά μόνο όταν έχει ήδη εμφανιστεί ανθεκτικότητα.
