دانشمندان می‌گویند با کار با سلول‌های سینه و ریه انسان، مسیری مولکولی را ترسیم کرده‌اند که می‌تواند سلول‌ها را در مسیر خطرناک تکثیر ژنوم آنها به دفعات زیاد، که مشخصه سلول‌های سرطانی است، فریب دهد.

یافته ها، منتشر شده در علوم پایهنشان می دهد که چه چیزی اشتباه می شود وقتی یک گروه از مولکول ها و آنزیم ها آنچه را که به عنوان “چرخه سلولی” شناخته می شود، تحریک و تنظیم می کند، فرآیند تکراری ایجاد سلول های جدید از مواد ژنتیکی سلول ها.

از این یافته ها می توان برای توسعه درمان هایی استفاده کرد که مشکلات چرخه سلولی را قطع می کند و پتانسیل توقف را دارد رشد محققان پیشنهاد می کنند سرطان ها

برای تکثیر، سلول‌ها از یک روال منظم پیروی می‌کنند که با تهیه یک کپی از کل ژنوم آنها شروع می‌شود، سپس نسخه‌های ژنوم را تقسیم می‌کنند و در نهایت، DNA تکثیر شده را به طور مساوی به دو سلول «دختری» تقسیم می‌کنند.

سلول های انسانی 23 جفت از هر کروموزوم دارند – نیمی از مادر و نیمی از پدر، از جمله کروموزوم های جنسی X و Y – یا در مجموع 46 جفت، اما سلول های سرطانی شناخته شده است که از یک حالت میانی عبور می کنند که دو برابر این تعداد است. 92 کروموزوم چگونگی این اتفاق یک راز بود.

یک سوال دائمی در میان دانشمندان سرطان این است: سلول های سرطانی چگونه تشکیل می شوند؟ ژنوم ها سرگی رگوت، دانشیار زیست شناسی مولکولی و ژنتیک در دانشکده پزشکی دانشگاه جانز هاپکینز می‌گوید آیا می‌تواند اینقدر بد شود؟

“تحقیق ما دانش بنیادی چرخه سلولی را به چالش می کشد و ما را وادار می کند تا ایده های خود را در مورد نحوه تنظیم چرخه مجددا ارزیابی کنیم.”

ریگوت می گوید سلول هایی که پس از کپی ژنوم خود تحت استرس قرار می گیرند، می توانند وارد فاز غیرفعال یا پیری شوند و به اشتباه خطر کپی مجدد ژنوم خود را داشته باشند.

به طور کلی و در نهایت، این سلول های غیرفعال به محض اینکه به عنوان معیوب شناخته شوند توسط سیستم ایمنی از بین می روند. با این حال، مواقعی وجود دارد، به خصوص با بالا رفتن سن افراد، که سیستم ایمنی نمی تواند سلول ها را پاک کند. سلول‌های غیرطبیعی می‌توانند با چرخش در بدن، دوباره ژنوم خود را تکثیر کنند، کروموزوم‌ها را دفعه بعد که تقسیم می‌شوند جابه‌جا می‌کنند و سرطان در حال رشد شروع می‌شود.

در تلاش برای تعیین جزئیات مسیر مولکولی که در چرخه سلولی اشتباه می‌رود، ریگوت و دستیار پروفسور کانر مک‌کنی، که تیم جانز هاپکینز را رهبری می‌کرد، بر روی سلول‌های انسانی که مجاری قفسه سینه و بافت ریه را می‌پوشانند، تمرکز کردند. دلیل: این سلول‌ها معمولاً با سرعت بیشتری نسبت به سایر سلول‌های بدن تقسیم می‌شوند و توانایی تجسم چرخه سلولی را افزایش می‌دهند.

آزمایشگاه Regot در تصویربرداری از سلول‌های منفرد تخصص دارد و آن را برای تشخیص درصد بسیار کمی از سلول‌هایی که وارد مرحله نهفته نمی‌شوند و به تکثیر ژنوم خود ادامه می‌دهند بسیار مناسب است.

برای این مطالعه جدید، تیم به دقت هزاران تصویر از سلول های منفرد را در حین تقسیم سلولی بررسی کردند. محققان حسگرهای زیستی درخشانی را برای برچسب زدن آنزیم‌های سلولی به نام کینازهای وابسته به سیکلین (CDKs) توسعه دادند که به دلیل نقش خود در تنظیم چرخه سلولی شناخته می‌شوند.

آنها دیدند که CDK های مختلف در زمان های مختلف در طول چرخه سلولی فعال می شوند. پس از اینکه سلول ها در معرض استرس محیطی قرار گرفتند، مانند دارویی که تولید پروتئین، اشعه ماوراء بنفش یا به اصطلاح استرس اسمزی (تغییر ناگهانی فشار آب در اطراف سلول ها) را مختل می کند، محققان مشاهده کردند که فعالیت CDK 4 و CDK 6 کاهش یافت.

سپس، پنج تا شش ساعت بعد، زمانی که سلول ها شروع به آماده شدن برای تقسیم کردند، CDK 2 نیز مهار شد. در این مرحله، یک کمپلکس پروتئینی به نام کمپلکس محرک آنافاز (APC) در طول فاز درست قبل از تجزیه و تقسیم سلول فعال می شود، مرحله ای به نام میتوز.

ریگوت می‌گوید: «در محیط پرتنش در این مطالعه، فعال‌سازی APC قبل از میتوز اتفاق افتاد، زمانی که معمولاً مشخص است که فقط در طول میتوز فعال می‌شود.

حدود 90 درصد سلول‌های سینه و ریه از چرخه سلولی خارج می‌شوند و هنگامی که در معرض هر گونه استرس‌زای محیطی قرار می‌گیرند، وارد حالت سکون می‌شوند.

در سلول های آزمایشی آنها، همه سلول ها خاموش نشدند.

تیم تحقیقاتی مشاهده کردند که چگونه حدود 5 تا 10 درصد از سلول های سینه و ریه با تقسیم مجدد کروموزوم های خود به چرخه سلولی باز می گردند.

از طریق یک سری آزمایش دیگر، این تیم افزایش فعالیت به اصطلاح پروتئین کینازهای فعال شده با استرس را به درصد کمی از سلول‌هایی که مرحله خاموش را دور می‌زنند و به تکثیر ژنوم خود ادامه می‌دهند، مرتبط دانستند.

ریگوت می‌گوید آزمایش‌های بالینی در حال انجام است که عوامل آسیب‌رسان به DNA را با داروهایی که CDK را مسدود می‌کنند، آزمایش می‌کنند. این امکان وجود دارد که ترکیبی از داروها بتواند برخی از سلول‌های سرطانی را تحریک کند تا ژنوم خود را دو بار تکرار کنند و ناهمگونی ایجاد کند که در نهایت مقاومت دارویی ایجاد می‌کند.

“ممکن است داروهایی وجود داشته باشند که می توانند فعال سازی APC را قبل از میتوز مسدود کنند تا سلول های سرطانی از تکثیر دوبار ژنوم خود جلوگیری کنند. پیشرفت مرحله تومور” او می گوید.

بودجه این مطالعه توسط مؤسسه ملی بهداشت، مؤسسه ملی علوم پزشکی عمومی و مؤسسه ملی سرطان، بنیاد ملی علوم و انجمن سرطان آمریکا تأمین شده است.

منبع: دانشگاه جان هاپکینز