Η Megan Sweet κόβει καρκινικούς όγκους σε λεπτές φέτες. Σε μια συνηθισμένη ημέρα στο εργαστήριο του Virginia Tech, έχει τα χέρια της μέσα σε ένα μεταλλικό κουτί και μετακινεί σιγά σιγά έναν όγκο που έχει αναπτυχθεί σε ένα ποντίκι, φέρνοντάς τον πιο κοντά σε μια εξαιρετικά κοφτερή λεπίδα.

«Το θέμα είναι να κάνεις τις λεπτές ρυθμίσεις και να βεβαιωθείς ότι η φέτα θα βγει ομοιόμορφη», ανέφερε στο Medical Xpress η Sweet, η οποία εξειδικεύεται βιολογικές επιστήμες. Τελικά, η λεπίδα φτάνει στο μικρό κομμάτι ιστού, στο μέγεθος του νυχιού του μικρού δαχτύλου, και το κόβει με έναν ρυθμικό ήχο.

Οι φέτες του όγκου είναι τόσο λεπτές, που είναι σχεδόν διάφανες. Η Sweet τοποθετεί προσεκτικά μία από αυτές πάνω σε μια γυάλινη αντικειμενοφόρο πλάκα. Αργότερα, θα χρωματίσει συγκεκριμένες κυτταρικές δομές, ώστε να μπορέσει να δει καλύτερα την αρχιτεκτονική του όγκου κάτω από ένα ισχυρό μικροσκόπιο.

Αυτά τα ακριβή βήματα, που επαναλαμβάνονται μέρα με τη μέρα, προσφέρουν μικρές αλλά σημαντικές απαντήσεις σε ένα ερώτημα που παραμένει ακόμη θολό: γιατί ορισμένοι καρκίνοι είναι πιο επιθετικοί από άλλους.

Μέσα από αυτή τη διαδικασία, βιολόγοι του Virginia Tech αποκαλύπτουν πώς οι όγκοι εξελίσσονται και προχωρούν, με ευρήματα που δημοσιεύθηκαν στο Proceedings of the National Academy of Sciences.

Λάθη στην αντιγραφή

Τα περισσότερα φυσιολογικά κύτταρα στο ανθρώπινο σώμα είναι διπλοειδή. Αυτό σημαίνει ότι έχουν δύο αντίγραφα από κάθε χρωμόσωμα, ένα σύνολο από κάθε γονέα.

Για να παραμείνει υγιές, ένα διπλοειδές κύτταρο διαιρείται και δημιουργεί περισσότερα διπλοειδή κύτταρα. Μερικές φορές, όμως, ένα κύτταρο που διαιρείται κάνει λάθος, με αποτέλεσμα να αλλάζει ο αριθμός των χρωμοσωμάτων. Στη συνέχεια, όπως ένα λάθος σε ένα τυπογραφείο, το λάθος αυτό αντιγράφεται και αρχίζει να συσσωρεύεται.

Αυτός είναι ένας από τους τρόπους με τους οποίους μπορεί να εμφανιστούν ασθένειες όπως ο καρκίνος.

Σε συνεργασία με την κυτταρική βιολόγο Daniela Cimini, η Sweet και ο μεταπτυχιακός φοιτητής Mat Bloomfield πέρασαν τα τελευταία 5 χρόνια αναλύοντας κύτταρα με μη φυσιολογικό αριθμό χρωμοσωμάτων, ένα από τα χαρακτηριστικά ευρήματα που συνδέονται με τον καρκίνο.

Για να δημιουργήσουν το κατάλληλο περιβάλλον για τις μελέτες τους, τα μέλη της ερευνητικής ομάδας της Cimini ανάγκασαν διπλοειδή καρκινικά κύτταρα να διπλασιάσουν τα χρωμοσώματά τους, χωρίς όμως να διαιρεθούν. Έτσι προέκυψε αυτό που ονομάζεται τετραπλοειδές κύτταρο, δηλαδή ένα κύτταρο με 4 πλήρη σύνολα χρωμοσωμάτων.

Αυτά τα κύτταρα με το διπλάσιο γενετικό υλικό δεν είναι απλώς ένα εργαστηριακό φαινόμενο. Αν η τετραπλοειδοποίηση συμβεί κατά την ανάπτυξη ενός ανθρώπινου όγκου, τα νέα δεν είναι καλά: συνδέεται με εξέλιξη του καρκίνου και κακή πρόγνωση.

Γιατί τα τετραπλοειδή κύτταρα κάνουν τους όγκους πιο επιθετικούς

Γιατί, όμως, τα τετραπλοειδή κύτταρα κάνουν την κατάσταση τόσο χειρότερη;

Για να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα, η Sweet και ο Bloomfield συνέκριναν όγκους που σχηματίστηκαν από διπλοειδή καρκινικά κύτταρα με όγκους που σχηματίστηκαν από τετραπλοειδή καρκινικά κύτταρα. Διαπίστωσαν ότι ο αριθμός των τετραπλοειδών κυττάρων στην πραγματικότητα μειωνόταν κατά τον σχηματισμό των όγκων στα ποντίκια. Παρ’ όλα αυτά, η μάζα του όγκου αυξανόταν γρήγορα και έντονα.

Σε μια ανακάλυψη που έγινε για πρώτη φορά, διαπίστωσαν ότι αυτή η ανάπτυξη οφειλόταν στην προσέλκυση στρωματικών κυττάρων, δηλαδή μη καρκινικών κυττάρων του συνδετικού ιστού που παρέχουν δομική υποστήριξη.

«Η παρουσία ακόμη και ενός μικρού ποσοστού αυτών των τετραπλοειδών κυττάρων μπορεί να προωθήσει την προσέλκυση επιπλέον μη καρκινικών κυττάρων, τα οποία υποστηρίζουν την περαιτέρω εξέλιξη του όγκου», είπε η Sweet.

Το μέγεθος των κυττάρων μπορεί να προβλέψει τη δυναμική ενός όγκου

Η δεύτερη έρευνα είχε αρχικά ως στόχο τη φυσιολογία των τετραπλοειδών κυττάρων. Ωστόσο, όταν ο Bloomfield μετέτρεψε καρκινικά κύτταρα ανθρώπινης προέλευσης σε τετραπλοειδή και απομόνωσε κλώνους από μεμονωμένα κύτταρα, παρατήρησε κάτι απρόσμενο: τα κύτταρα από τους πρώτους κλώνους δεν είχαν όλα το ίδιο μέγεθος.

Οι ερευνητές περίμεναν ότι όλοι οι κλώνοι θα ήταν δύο φορές μεγαλύτεροι από τα συνηθισμένα διπλοειδή κύτταρα, λόγω του επιπλέον υλικού που περιείχαν. Όμως ορισμένοι ήταν 25% έως 30% μικρότεροι από το αναμενόμενο.

Και οι μικρότεροι κλώνοι αποδείχθηκαν πιο ογκογόνοι από τους μεγαλύτερους.

«Οι μικρότεροι κλώνοι είναι πιο επιθετικοί», εξήγησε ο Bloomfield. «Αναπτύσσονται ταχύτερα, είναι πιο διηθητικοί και πιο ανθεκτικοί σε κοινά αντικαρκινικά φάρμακα και σε φάρμακα που προκαλούν στρες στα κύτταρα».

Μεταγενέστερα πειράματα σε ποντίκια έδειξαν ότι οι όγκοι με μικρότερα τετραπλοειδή κύτταρα συχνά μεγάλωναν πιο γρήγορα. Επιπλέον, τα αποτελέσματα δεν εξαρτώνταν από τον τύπο των καρκινικών κυττάρων. Οι ερευνητές είδαν την ίδια συμπεριφορά στον καρκίνο του παχέος εντέρου και στον καρκίνο του μαστού.

Τι ισχύει, όμως, στους ανθρώπους;

Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το Cancer Genome Atlas, μια βάση δεδομένων με χιλιάδες σχολιασμένα δείγματα ασθενών, η ομάδα διαπίστωσε ότι τα μικρότερα τετραπλοειδή κύτταρα από διάφορους τύπους καρκίνου συνδέονταν πράγματι με χειρότερη πρόγνωση και χαμηλότερα ποσοστά επιβίωσης.

«Γνωρίζαμε ήδη ότι η τετραπλοειδία μπορεί να κάνει τα κύτταρα πιο ογκογόνα, αλλά τώρα γνωρίζουμε ότι, αν συνυπολογίσετε και το μέγεθος των κυττάρων, μπορείτε να προβλέψετε καλύτερα την ογκογόνο δυναμική τους», τόνισε η Cimini.

Τα επόμενα βήματα περιλαμβάνουν πιο βαθιά διερεύνηση των μηχανισμών πίσω από αυτά τα ευρήματα και συνέχιση της ανάλυσης δεδομένων για τον ανθρώπινο καρκίνο.