Celulele tetraploide de dimensiuni reduse contribuie la agresivitatea cancerului
Megan Sweet analizează tumori.
O zi obișnuită în laborator o găsește pe studenta absolventă a Universității Virginia Tech cu mâinile adânc în interiorul unei cutii metalice refrigerate, apropiind treptat o tumoră crescută pe un șoarece de o lamă ascuțită.
„Totul este despre ajustarea fină și asigurarea că va fi o felie uniformă”, spune Sweet, care studiază științele biologice.
În cele din urmă, lama întâlnește un țesut de dimensiunea unghiei de la degetul mic și îl taie cu un sunet ritmic, chunk, chunk, chunk, chunk.
Aceasta este cea mai dificilă și consumatoare de timp etapă. Dar este, de asemenea, oarecum meditațională.”
Feliile de tumoră sunt atât de subțiri încât devin translucide. Sweet tamponează cu grijă unul pe un diapozitiv de sticlă. Ulterior, va colora structuri celulare specifice pentru a observa mai bine arhitectura tumorii sub un microscop de mare putere.
Taie, colorează, privește, compară – din nou.
Aceste etape precise, repetate zi de zi, duc la momente mici, dar importante de claritate în cadrul întrebării încă neclare de ce unele tipuri de cancer sunt mai grave decât altele.
În această practică, biologii de la Virginia Tech descoperă cum progresează și evoluează tumorile, cu rezultate publicate pe 25 mai în Proceedings of the National Academy of Sciences și mai devreme în acest an în Cancer Research.
Replicarea erorilor
Cele mai multe celule normale din corpul tău sunt diploide, ceea ce înseamnă că au două copii ale fiecărui cromozom – un set de la fiecare părinte.
Pentru a rămâne sănătoase, o celulă diploidă se divide pentru a crea mai multe celule diploide. Dar, ocazional, o celulă care se divide face o greșeală, ceea ce perturbă numărul de cromozomi. Apoi, similar unei erori la o tipografie, acea greșeală este replicată și începe să se acumuleze.
Aceasta este una dintre modalitățile prin care se pot forma boli precum cancerul.
Colaborând cu biologul celular Daniela Cimini, Sweet și studentul absolvent Mat Bloomfield au petrecut ultimii cinci ani analizând celule cu numere anormale de cromozomi – unul dintre „pistolele fumegânde” ale cancerului.
Pentru a crea un mediu propice studiilor lor, membrii grupului de cercetare al lui Cimini au forțat celulele canceroase diploide să-și duplicate cromozomii, dar să sară diviziunea. Aceasta a rezultat în ceea ce se numește o celulă tetraploidă, care are patru seturi complete de cromozomi.
Aceste celule supradimensionate nu sunt doar un fenomen de laborator. Dacă tetraploidizarea apare în realitate în timpul dezvoltării tumorale umane, nu este o veste bună – este asociată cu progresia cancerului și un prognostic slab.
Tetraploidia malignă
Dar de ce fac celulele tetraploide lucrurile atât de mult mai grave?
Pentru a răspunde la această întrebare, Sweet și Bloomfield au comparat tumori formate din celule canceroase diploide cu tumori formate din celule canceroase tetraploide. Au observat că numărul celulelor tetraploide a scăzut în timpul formării tumorii la șoareci, și totuși masa tumorală a crescut rapid și semnificativ.
Într-o descoperire unică, au constatat că această creștere a fost determinată de recrutarea celulelor stromale – celule tisulare conective non-canceroase care oferă suport structural.
„Prezența chiar și a unei fracții mici din aceste celule tetraploide poate promova recrutarea de celule non-canceroase suplimentare care sprijină progresia ulterioară a tumorii”, a declarat Sweet.
Dimensiunea celulelor ar putea prezice potențialul tumorii
A doua investigație a vizat inițial fiziologia celulelor tetraploide. Totuși, atunci când Bloomfield a transformat celule canceroase derivate din uman în tetraploide și a izolat clone de celule unicelulare, a observat ceva neașteptat: celulele din primele câteva clone diferiau în dimensiune.
Se așteptau ca toate clonele să fie de două ori mai mari decât celulele diploide normale din cauza materialului suplimentar din interior – dar unele erau cu 25 până la 30 la sută mai mici decât se așteptau.
Și clonele mai mici s-au dovedit a fi mai tumorigenice decât clonele mari.
„Clonele mai mici sunt mai agresive”, a spus Bloomfield. „Ele cresc mai repede, sunt mai invazive și mai tolerante la medicamentele anti-cancer comune și la stres.”
Experimentele ulterioare pe șoareci au arătat că tumorile cu celule tetraploide mai mici creșteau adesea mai rapid. Mai mult, rezultatele nu depindeau de tipul de celule canceroase – au observat același comportament în cancerul colorectal și în cel de sân.
Dar ce se întâmplă la oameni?
Folosind date din Cancer Genome Atlas, o bază de date cu mii de probe de pacienți annotate, echipa a descoperit că celulele tetraploide mai mici din mai multe tipuri de cancer erau într-adevăr asociate cu un prognostic mai slab și cu rate de supraviețuire mai mici.
„Știam deja că tetraploidia poate face celulele mai tumorigenice, dar acum știm că, dacă includem dimensiunea celulelor, aceasta poate fi mai predictivă pentru potențialul tumorigen”, a declarat Cimini.
Pașii următori includ o investigație mai profundă asupra mecanismelor din spatele acestor descoperiri și o analiză continuă a datelor umane despre cancer.
Între timp, Sweet va continua să taie.
