Cercetătorii explică de ce leziunile precanceroase pancreatice sunt rareori fatale
Cercetările recente arată o deconectare surprinzătoare în evoluția leziunilor precanceroase pancreatice.
Un studiu publicat în revista Cancer Discovery relevă că celulele epiteliale din neoplazia intraepitelială pancreatică (PanIN) devin treptat asemănătoare celulelor canceroase. Totuși, mediul înconjurător al acestora diferă semnificativ până în stadiile avansate de transformare. Absența unei reprogramări complete a stromei ar putea explica de ce majoritatea leziunilor PanIN nu progresează către cancerul pancreatic.
Cancerul ductal pancreatic (PDAC) rămâne o afecțiune letală la nivel global, fiind adesea diagnosticat în stadii avansate, când boala timpurie a trecut neobservată, iar celulele canceroase au început deja să se răspândească.
Cercetătorii s-au concentrat pe PanIN, leziunea microscopică responsabilă pentru majoritatea cancerelor pancreatice. Aceste leziuni sunt dificile de studiat la oameni, deoarece necesită proceduri invazive și sunt rareori obținute de la indivizi sănătoși. Din acest motiv, cercetătorii se bazează în principal pe probe obținute din regiunile adiacente tumorii sau din modele de șoareci modificați genetic, care diferă în caracteristici moleculare și anatomice.
În cadrul studiului, cercetătorii au analizat pancreata donate sănătoase printr-o colaborare cu Gift of Life Michigan. Programul de donare a acumulat peste 150 de pancreata de la indivizi cu vârste cuprinse între 20 și 70 de ani. De asemenea, au obținut probe de cancer pancreatic de la Universitatea din Michigan. Tehnologiile avansate de transcriptomică spațială și secvențierea ARN-ului la nivel de celulă (scRNA-seq) au cartografiat modificările celulare și moleculare subiacente progresiei bolii.
Cercetătorii au utilizat tehnologii avansate de cartografiere a genelor pentru a examina 11 probe care conțineau PanIN, șapte probe de PDAC și două probe normale adiacente de la pacienți cu cancer. Toate probele au fost revizuite de patologii gastrointestinali certificați. Au îmbunătățit rezoluția combinând transcriptomică spațială cu un set de date cuprinzător de scRNA-seq care includea peste 200.000 de celule din țesuturi sănătoase, normale și canceroase pancreatice.
Prin utilizarea unor instrumente computaționale, echipa a identificat celulele epiteliale, imune și fibroblastice din țesuturi. Aceste instrumente au realizat sarcini precum deconvoluția punctelor, clusteringul informat spațial, analiza pseudotimpului și analiza interacțiunilor ligand-receptor pentru a analiza probele.
De asemenea, au studiat expresia proteinelor utilizând imunofluorescența. Au analizat seturi de date Xenium și CosMx disponibile public pentru a-și confirma concluziile. Echipa a dezvoltat, de asemenea, modele miniaturale de organoid-fibroblast în laborator utilizând organoizi derivați din cancerul pancreatic al pacienților și fibroblaste. Aceste modele au simulat interacțiunile celulelor tumorale cu celulele stromale înconjurătoare.
Ulterior, au evaluat răspunsurile macrofagelor la moleculele de semnalizare derivate din tumori. Aceste abordări au permis cercetătorilor să compare celulele și mediile lor înconjurătoare în țesuturile sănătoase, leziunile precanceroase și cancerul pancreatic invaziv.
Rezultatele au arătat că celulele epiteliale din leziunile PanIN prezentau similitudini moleculare cu cancerul pancreatic, deși rămâneau non-invazive. Analizele transcriptomice spațiale au relevat că celulele epiteliale PanIN au demonstrat modificări progresive care le asemănau din ce în ce mai mult cu cele ale cancerului pancreatic. În special, pe măsură ce boala avansa, aceste celule au arătat creșteri ale activității căilor RAS/MAPK sau KRAS, ale căilor inflamatorii, hipoxiei și modificărilor metabolice specifice, inclusiv scăderea fosforilării oxidative și a metabolismului acizilor grași.
Markerii indicați de o boală agresivă au fost, de asemenea, crescuți în țesuturile slab diferențiate. Acestea au inclus molecule de semnalizare precum Janus kinase (JAK) și activatorul de transcripție 3 (STAT3). Genele tumorale, cum ar fi keratina 17 (KRT17) și membrana familiei Wnt 7a (WNT7A), au fost, de asemenea, elevate.
Deși celulele epiteliale au prezentat modificări asemănătoare tumorii, microambientul înconjurător al leziunilor PanIN s-a comportat mai mult ca țesutul pancreatic sănătos decât ca o tumoare. Zona adiacentă leziunilor PanIN semăna strâns cu ductele pancreatice normale. În jurul leziunilor PanIN erau multe celule plasmatice, adică celule imune care produc anticorpi. În plus, macrofagii, care pot promova inflamația și creșterea tumorilor, nu s-au grupat aproape de leziunile PanIN și au rămas distanți de epitel.
Această descoperire sugerează un mediu imunitar potențial protector, controlat în jurul leziunilor PanIN, care ar putea servi ca o barieră importantă în progresia acestora către cancer. Celulele tumorale au prezentat un model opus, cu macrofagi grupându-se aproape de celulele canceroase și celulele plasmatice dispersate în întregul țesut.
Echipa a descoperit că o populație de fibroblaste îmbogățită în tumori a exprimat proteine specifice în cantități mari. Exemple includ actina de mușchi neted (SMA) și leucina-riche repetată 15 (LRRC15). Aceste fibroblaste erau asociate cu un prognostic slab.
Organoizii cultivați în laborator au demonstrat că celulele canceroase au declanșat aceste fibroblaste să activeze factorul de legare a enhancerilor limfoizi 1 (LEF1), un gen implicat în căile de semnalizare legate de Wnt, care este asociat cu creșterea cancerului și remodelarea țesuturilor. Acțiunile au fost asociate cu modificări moleculare asociate cancerului și o schimbare către un fenotip tumoral mai agresiv.
Cercetătorii au constatat că peste 60% din pancreata donate sănătoase conțineau leziuni PanIN. Aceasta sugerează că leziunile precursore sunt surprinzător de comune, dar rareori progresează către cancer.
Concluziile studiului sugerează că, deși leziunile PanIN prezintă unele modificări asemănătoare tumorii, acestea nu au dezvoltat încă microambientul care promovează cancerul observat în tumorile pancreatice. Aceasta ar putea explica de ce majoritatea leziunilor PanIN nu progresează către cancer.
Studiile viitoare vor necesita tehnologii mai avansate pentru a studia țesutul pancreatic la rezoluție de celulă unică. Acestea vor ajuta la înțelegerea modului în care căile moleculare, cum ar fi semnalizarea WNT, influențează celulele din jurul leziunilor epiteliale PanIN. Aceste eforturi ar putea îmbunătăți înțelegerea barierelor naturale care ar putea restricționa progresia leziunilor pancreatice precursore către cancer, care ar putea fi vizate pentru a informa strategiile de interceptare a cancerului și a reduce povara cancerului.
