کشف منبع پنهان انرژی سلول‌های خطرناک سرطانی

سلول‌های سرطانی در واکنش به فشار فیزیکی، پاسخ فوری و سرشار از انرژی نشان می‌دهند، طبق مطالعه‌ای که در نشریه Nature Communications منتشر شده است. این افزایش انرژی، اولین نمونه گزارش‌شده از یک مکانیسم دفاعی است که به سلول‌ها کمک می‌کند آسیب DNA را تعمیر کرده و در محیط‌های پرجمعیت بدن انسان زنده بمانند.

این یافته‌ها به توضیح این موضوع کمک می‌کنند که چگونه سلول‌های سرطانی از موانع مکانیکی پیچیده عبور می‌کنند؛ از جمله خزیدن در میکرومحیط تومور، وارد شدن به رگ‌های خونی متخلخل یا تحمل فشار جریان خون. کشف این مکانیسم می‌تواند به توسعه استراتژی‌های جدیدی منجر شود که سلول‌های سرطانی را قبل از گسترششان مهار کند.

پژوهشگران مرکز تنظیم ژنومی (CRG) در بارسلونا این کشف را با استفاده از میکروسکوپی ویژه انجام دادند که قادر است سلول‌های زنده را تا عرض تنها سه میکرون فشرده کند، یعنی حدود یک سی‌ام قطر موی انسان. آن‌ها مشاهده کردند که ظرف چند ثانیه پس از فشرده شدن، میتوکندری‌های سلول‌های HeLA به سطح هسته می‌شتابند و ATP اضافی، منبع انرژی مولکولی سلول‌ها، را پمپاژ می‌کنند.

این ما را وادار می‌کند تا نقش میتوکندری‌ها در بدن انسان را دوباره بررسی کنیم. آن‌ها فقط باتری‌های ایستا که سلول‌هایمان را تغذیه می‌کنند نیستند، بلکه بیشتر شبیه نیروهای واکنش سریع هستند که در شرایط اضطراری و زمانی که سلول‌ها عملاً تا حد توان تحت فشار قرار می‌گیرند، فراخوانده می‌شوند.

میتوکندری‌ها هاله‌ای بسیار فشرده تشکیل دادند به‌طوری که هسته سلول به سمت داخل فرو رفت. این پدیده در ۸۴ درصد سلول‌های سرطانی HeLa تحت فشار مشاهده شد، در حالی که تقریباً در سلول‌های شناور و بدون فشار دیده نشد. پژوهشگران این ساختارها را «NAM» یا میتوکندری‌های مرتبط با هسته نامگذاری کردند.

برای بررسی عملکرد NAMها، محققان از حسگر فلورسنتی استفاده کردند که هنگام ورود ATP به هسته روشن می‌شود. شدت سیگنال ظرف سه ثانیه پس از فشرده شدن سلول‌ها حدود ۶۰ درصد افزایش یافت. این نشانه واضحی است که سلول‌ها در حال سازگاری با فشار هستند و متابولیسم خود را بازتنظیم می‌کنند.

آزمایش‌های بعدی نشان داد چرا این افزایش انرژی اهمیت دارد. فشار مکانیکی DNA را تحت استرس قرار می‌دهد، رشته‌ها را می‌شکند و ژنوم انسانی را درهم می‌پیچاند. سلول‌ها برای تعمیر آسیب‌ها به تیم‌های ترمیمی وابسته به ATP نیاز دارند تا DNA را شل کنند و به نقاط آسیب‌دیده برسند. سلول‌های فشرده که افزایش ATP دریافت کردند، ظرف چند ساعت DNA خود را تعمیر کردند، در حالی که سلول‌هایی که این انرژی اضافی را دریافت نکردند، تقسیم سلولی صحیحی نداشتند.

برای بررسی اهمیت این مکانیسم در بیماری، پژوهشگران نمونه‌های بیوپسی تومور پستان از ۱۷ بیمار را نیز مورد مطالعه قرار دادند. هاله‌های NAM در ۵.۴ درصد از هسته‌ها در جلوی تومورهای مهاجم مشاهده شد، در حالی که این رقم در هسته متراکم تومور تنها ۱.۸ درصد بود؛ تفاوتی سه‌برابری. دکتر ریتوبراتا (ریتو) گوسه، نویسنده همکار اول، توضیح می‌دهد: «دیدن این نشانه در نمونه‌های بیماران ما را متقاعد کرد که اهمیت آن فراتر از آزمایشگاه است.»

پژوهشگران همچنین توانستند مهندسی سلولی‌ای را که باعث شتاب میتوکندری‌ها می‌شود، بررسی کنند. فیلامنت‌های اکتین، همان پروتئین‌هایی که به انقباض عضلات کمک می‌کنند، اطراف هسته جمع می‌شوند، در حالی که شبکه‌ای مشبک از شبکه آندوپلاسمی ایجاد می‌شود. مطالعه نشان می‌دهد که این اسکافلد ترکیبی، NAMها را به‌طور فیزیکی در جای خود نگه می‌دارد و ساختار هاله‌ای شکل را ایجاد می‌کند. هنگامی که سلول‌ها با لاترانکولین A، دارویی که اکتین را از هم می‌پاشد، درمان شدند، تشکیل NAM فروپاشید و جریان ATP کاهش یافت.

اگر سلول‌های متاستاتیک به افزایش ATP ناشی از NAM وابسته باشند، داروهایی که مانع تشکیل این اسکافلد می‌شوند می‌توانند تومورها را کمتر مهاجم کنند بدون اینکه میتوکندری‌ها را به‌طور گسترده مسموم کنند و بافت‌های سالم را حفظ کنند. دکتر ورنا روپرت، نویسنده همکار این مطالعه، می‌گوید: «پاسخ سلول‌های سرطانی به فشار مکانیکی، آسیب‌پذیری‌ای کمتر بررسی شده است که می‌تواند راه‌های درمانی جدیدی باز کند.»

اگرچه این مطالعه بر سلول‌های سرطانی تمرکز داشت، نویسندگان تأکید می‌کنند که این پدیده احتمالاً یک مکانیسم جهانی در زیست‌شناسی است. سلول‌های ایمنی که از گره‌های لنفاوی عبور می‌کنند، نورون‌هایی که شاخه‌های خود را گسترش می‌دهند و سلول‌های جنینی در طول مورفوژنز همگی با نیروهای فیزیکی مشابه مواجه می‌شوند.

منبع خبر : sciencedaily.com