Nove publikacije
Znanstvenici prate najranije fizičke promjene u stanicama koje uzrokuju rak
Posljednji pregledao: 02.07.2025
Svi iLive sadržaji medicinski se pregledavaju ili provjeravaju kako bi se osigurala što je moguće točnija činjenica.
Imamo stroge smjernice za pronalaženje izvora i samo povezujemo s uglednim medijskim stranicama, akademskim istraživačkim institucijama i, kad god je to moguće, medicinski pregledanim studijama. Imajte na umu da su brojevi u zagradama ([1], [2], itd.) Poveznice koje se mogu kliknuti na ove studije.
Ako smatrate da je bilo koji od naših sadržaja netočan, zastario ili na neki drugi način upitan, odaberite ga i pritisnite Ctrl + Enter.
Kada se dijagnosticira rak, već postoje mnogi događaji na staničnoj i molekularnoj razini koji su se odvijali nezapaženo. Iako se rak u kliničke svrhe klasificira u rani i kasni stadij, čak je i tumor u "ranom" stadiju rezultat mnogih prethodnih promjena u tijelu koje su bile neotkrivene.
Znanstvenici s Medicinskog fakulteta Sveučilišta Yale (YSM) i njihovi kolege sada su dobili detaljan uvid u neke od tih ranih promjena, koristeći snažnu mikroskopiju visoke rezolucije kako bi pratili prve fizičke promjene u stanicama kože miševa koje uzrokuju rak.
Proučavajući miševe koji nose mutaciju koja potiče rak u folikulima dlake, znanstvenici su otkrili da se prvi znakovi nastanka raka javljaju u određeno vrijeme i na određenom mjestu u rastu folikula dlake miševa. Štoviše, otkrili su da se te prekancerozne promjene mogu blokirati lijekovima poznatim kao inhibitori MEK-a.
Tim je vodio Tianchi Xin, dr. sc., znanstveni suradnik na Odjelu za genetiku Sveučilišta Johns Hopkins, a uključivali su ga Valentina Greco, dr. sc., profesorica genetike na YSM-u i članica Centra za rak Yale i Centra za matične stanice Yale, te Sergi Regot, dr. sc., izvanredni profesor molekularne biologije i genetike na Medicinskom fakultetu Johns Hopkins.
Rezultati njihovog istraživanja objavljeni su u časopisu Nature Cell Biology.
Znanstvenici su proučavali miševe koji razvijaju planocelularni karcinom kože, drugi najčešći tip raka kože kod ljudi. Ovi miševi su genetski modificirani mutacijom koja potiče rak u genu KRAS, koji je jedan od najčešće mutiranih onkogena u ljudskim karcinomima. Mutacije KRAS-a pronađene su i u karcinomima pluća, gušterače i debelog crijeva.
Rane promjene koje su znanstvenici proučavali uključivale su rast sitne, abnormalne izbočine u folikulu dlake, koja se klasificira kao prekancerozna abnormalnost. "Razumijevanje ovih ranih događaja moglo bi nam pomoći u razvoju pristupa za sprječavanje nastanka raka", rekao je Xin, prvi autor studije.
Iako se njihova studija usredotočuje na rak kože, istraživači vjeruju da bi se principi koje su otkrili mogli primijeniti na mnoge druge vrste raka uzrokovane mutacijama KRAS gena jer su ključni geni i proteini uključeni u te procese isti u svim tumorima.
Više od same proliferacije stanica I kod ljudi i kod miševa, folikuli dlake neprestano rastu, odbacujući staru dlaku i stvarajući novu. Matične stanice, koje imaju sposobnost razvoja u različite tipove stanica, igraju veliku ulogu u ovom procesu obnove. Prethodne studije pokazale su da mutacije KRAS gena dovode do povećane proliferacije matičnih stanica u folikulima dlake, a smatralo se da je ovo veliko povećanje matičnih stanica odgovorno za prekancerozni poremećaj tkiva.
KrasG12D inducira prostorno-vremenske specifične deformacije tkiva tijekom regeneracije folikula dlake.
A. Shematski prikaz genetskog pristupa indukciji KrasG12D u matičnim stanicama folikula dlake korištenjem tamoksifen-inducibilnog Cre-LoxP (TAM) sustava.
B. Shematski prikaz vremena indukcije KrasG12D i ponovnog snimanja u odnosu na faze ciklusa dlake.
C. Reprezentativne slike mirujućih i rastućih folikula dlake divljeg tipa koji sadrže Cre-inducibilni tdTomato (Magenta) reporter nakon indukcije.
D. Reprezentativne slike kontrolnih i KrasG12D folikula dlake u različitim fazama ciklusa dlake. Deformacija tkiva kao tuberkuli u vanjskoj korijenskoj ovojnici (ORS) označena je crvenom isprekidanom linijom.
E. Udio KrasG12D folikula dlake s deformacijom tkiva u različitim fazama rasta folikula dlake.
F. Udio deformacija tkiva koje zauzimaju gornje, donje i lukovičaste dijelove ORS-a za pojedinačne KrasG12D folikule dlake.
Izvor: Nature Cell Biology (2024). DOI: 10.1038/s41556-024-01413-y
Kako bi testirali ovu ideju, tim je koristio posebno konstruirani oblik mutiranog KRAS-a koji su mogli aktivirati u određeno vrijeme u stanicama kože folikula dlake životinja. Xin i njegovi kolege koristili su mikroskopsku tehniku poznatu kao intravitalno snimanje, koja omogućuje snimanje slika stanica visoke rezolucije in vivo te označavanje i praćenje pojedinačnih matičnih stanica u životinja.
Kada je KRAS mutacija aktivirana, sve matične stanice su počele brže proliferirati, ali prekancerozna kvržica se formirala samo na jednom specifičnom mjestu u folikulu dlake i u jednoj fazi rasta, što znači da ukupno povećanje broja stanica vjerojatno nije cijela priča.
Aktivacija KRAS mutacije u folikulima dlake rezultirala je bržom proliferacijom matičnih stanica, promjenom obrazaca migracije i dijeljenjem u različitim smjerovima u usporedbi sa stanicama bez mutacije koja potiče rak.
Mutacija utječe na protein poznat kao ERK. Xin je uspio pratiti aktivnost ERK-a u stvarnom vremenu u pojedinačnim matičnim stanicama živih životinja i otkrio specifičnu promjenu u aktivnosti ovog proteina uzrokovanu mutacijom KRAS-a. Istraživači su također uspjeli zaustaviti stvaranje prekancerozne kvržice pomoću inhibitora MEK-a, koji blokira aktivnost ERK-a.
Lijek je zaustavio učinke mutacije na migraciju i orijentaciju stanica, ali ne i na ukupnu proliferaciju matičnih stanica, što znači da je nastanak prekanceroznog stanja potaknut ovim prvim dvjema promjenama, a ne povećanom proliferacijom stanica.
Prekancerozne promjene u kontekstu Praćenje učinaka onkogene mutacije u stvarnom vremenu u živom organizmu jedini je način na koji su istraživači uspjeli otkriti ove principe. To je važno jer se rakovi ne formiraju u vakuumu - oni se uvelike oslanjaju na svoje mikrookruženje kako bi rasli i održavali se. Znanstvenici su također morali pratiti ne samo ponašanje pojedinačnih stanica, već i molekule unutar tih stanica.
„Pristup koji smo usvojili u razumijevanju ovih onkogenih događaja zapravo se odnosi na povezivanje na više razina“, rekao je Greco. „Struktura i pristupi koje su dr. Xin i dr. Regot koristili omogućili su nam da se spustimo na molekularne elemente, povezujući ih sa staničnom i tkivnom razinom, dajući nam razlučivost ovih događaja koju je tako teško postići izvan živog organizma.“
Istraživači sada žele pratiti proces tijekom duljeg vremenskog razdoblja kako bi vidjeli što se događa nakon što se formira početna izbočina. Također žele proučavati druge onkogene događaje, poput upale, kako bi vidjeli primjenjuju li se otkriveni principi u drugim kontekstima.