Przełomowe badania nad architekturą guzów nowotworowych
Grupa badawcza z Instytutu Badawczego Białaczek im. José Carrerasa we współpracy z Centrum Superkomputerowym w Barcelonie oraz Instytutem Badawczym Germans Trias i Pujol dokonała przełomowego odkrycia dotyczącego nowotworów. Po raz pierwszy wykazano, że wyrażanie cech charakterystycznych dla komórek nowotworowych, czyli tzw. „znaków firmowych raka”, nie zależy od konkretnego rodzaju komórek, lecz od ich położenia w guzie. Wyniki te otwierają nowe możliwości w rozumieniu dynamiki nowotworów oraz przewidywaniu ich reakcji na leki przeciwnowotworowe.
Zrozumieć istotę nowotworu
Czym tak naprawdę jest guz? To fundamentalne pytanie, które musimy zadać, jeśli chcemy skutecznie walczyć z rakiem. Nasze postrzeganie nowotworów ewoluowało przez lata – od prostych interpretacji zakładających jednorodność komórek nowotworowych po bardziej złożone modele uwzględniające ich hierarchiczność i różnorodność. Nowy paradygmat w badaniach nad rakiem wprowadził pojęcie „znaków firmowych raka” (ang. hallmarks of cancer).
Znaki firmowe raka to cechy, które, gdy zostaną aktywowane w komórce, wprowadzają ją na ścieżkę transformacji nowotworowej. Dotychczas zidentyfikowano 13 takich cech, a każda z nich związana jest z określonymi szlakami genetycznymi, możliwymi do zbadania dzięki technikom genomiki. Wiadomo już, że nie wszystkie komórki w guzie wyrażają te same znaki, co nasuwa pytanie: jak są one organizowane w guzie? Jeszcze ważniejsze jest jednak pytanie, czy ta organizacja ma istotne znaczenie kliniczne.
Przełomowe odkrycie i nowa metodologia
Aby odpowiedzieć na te pytania, zespół badawczy pod kierownictwem dr. Eduarda Porty z Instytutu im. José Carrerasa przeprowadził szczegółową analizę 63 próbek nowotworów pochodzących z 10 typów nowotworów, takich jak rak piersi, płuc, prostaty czy jelita grubego. Badania opublikowano w prestiżowym czasopiśmie „Cell Reports”, a głównym autorem artykułu jest dr Mustafa Sibai.
Naukowcy zastosowali nowatorskie podejście, koncentrując się na zrozumieniu różnych funkcji komórek w guzie na podstawie wyrażanych przez nie znaków firmowych, zamiast klasyfikować komórki według ich typu. Dzięki temu odkryli, że komórki nowotworowe specjalizują się w rozwoju guza, podczas gdy otaczające je komórki mikrośrodowiska guza mogą, na przykład, tłumić układ odpornościowy lub ograniczać skuteczność dostarczania leków przeciwnowotworowych.
Znaki firmowe jako mapa nowotworu
Co ciekawe, poszczególne znaki firmowe okazały się występować w określonych obszarach guza, co przypomina zależności obserwowane podczas rozwoju tkanek i narządów. Układ ten nie był przypadkowy, lecz podążał za wzorcem, który dało się zauważyć w każdym zbadanym guzie. Prawdopodobnie podobne zjawisko występuje także w innych typach nowotworów.
Naukowcy odkryli również, że znaki firmowe mogą wzajemnie na siebie wpływać, a ich rozmieszczenie w guzie można przewidzieć na podstawie obecności innych znaków, wykorzystując algorytmy uczenia maszynowego. Tego typu podejście wprowadza nową perspektywę do analizy ewolucji nowotworów – zamiast patrzeć na nie tylko przez pryzmat selekcji, można je teraz badać w kontekście ekologicznych funkcji, co może być kluczem do zrozumienia rozwoju raka.
„Nasze odkrycia pokazują, że guzy nie są przypadkowymi zbiorowiskami komórek nowotworowych. To wysoko zorganizowane ekosystemy, w których różne regiony pełnią specyficzne funkcje. Zrozumienie tych wzorców przestrzennych pozwala nam lepiej przewidywać, które guzy mogą odpowiedzieć na konkretne terapie.”
– Dr Eduard Porta-Pardo, główny autor badania
Wpływ na leczenie nowotworów
Choć może się wydawać, że tego typu badania są jedynie teoretyczne, ich rezultaty mają realne przełożenie na kliniczną opiekę nad pacjentami onkologicznymi. Naukowcy sprawdzili, czy wzorce znaków firmowych wpływają na skuteczność terapii adjuwantowej u 33 pacjentów z rakiem pęcherza moczowego, biorących udział w badaniu DUTRENEO. Wyniki potwierdziły, że różnice w znakach firmowych mogą decydować o sukcesie lub porażce leczenia, co otwiera drogę do bardziej spersonalizowanego podejścia do terapii.
„Identyfikując określone ‘gorące punkty’ znaków firmowych związanych z opornością na leki, możemy udoskonalić sposób dostosowywania terapii do indywidualnych pacjentów” – wyjaśnia dr Sibai. Dr Manel Esteller dodaje, że aby inhibitory punktów kontrolnych układu odpornościowego były skuteczne, nie wystarczy, aby komórki nowotworowe wykazywały markery odpowiedzi. Otaczające komórki muszą również stworzyć odpowiednie środowisko wspierające działanie immunoterapii.
Nowe perspektywy w walce z rakiem
W miarę jak naukowcy zbliżają się do odpowiedzi na fundamentalne pytanie „czym jest guz?”, jednocześnie przyczyniają się do postępu w walce z nowotworami. Badania pokazują, jak kluczowe jest podejście interdyscyplinarne, łączące biologię molekularną, genomikę i zaawansowaną analizę komputerową, by lepiej zrozumieć tę złożoną chorobę.
Badania zostały sfinansowane przez hiszpańskie i katalońskie instytucje, w tym Hiszpańskie Stowarzyszenie Przeciwko Rakowi (AECC), Fundację „La Caixa”, Fundację FERO oraz środki Unii Europejskiej z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego (EFRR).
