קבוצת מחקר מכוונת לתאי סרטן המפעילים קניבליזציה עצמית
באדיבות אמיר לזימי מנהל המיזם
—
עודכן לאחרונה
03/03/2010 13:00
קבוצת מחקר מכוונת לתאי סרטן המפעילים קניבליזציה עצמית. קבוצת חוקרים מאוניברסיטת פרינסטון ומכון הסרטן של ניו-ג'רזי השיקה פרויקט חדש שנועד לחשוף את חיי הסוד של תאי סרטן ההופכים רדומים ומפעילים קניבליזציה על מנת לעבור תקופות של מצוקה.
העבודה עשויה לסייע לפיתוח טיפולים חדשניים החוסמים את השינויים ההופכים תאים סרטניים למסוכנים ועמידים לטיפול.
"אנו מעוניינים לדעת: מהו התפקיד של קניבליזציה עצמית בגידול?" שואלת חברת הקבוצה פרופ' הילרי קולר מפרינסטון. "על מנת לטפל בסרטן, אתה עשוי לרצות להיפטר מיכולת זו בתאי הגידול, כך שאנו מחפשים את הגורמים הממריצים והמעכבים תהליך זה.".
איילין וויט, דיירקטור של מדע בסיסי ב- CINJ, פרופ' קולר והכימאי יהושע רבינוביץ' מפרינסטון קיבלו לאחרונה מענק מחקר בסך מיליון דולר על מנת לתמוך במחקרם. שני הארגונים מיסדו לאחרונה את יחסיהם לאחר שאוניברסיטת פרינסטון הצטרפה באופן רשמי ל- CINJ כשותף מחקרי במחקרים חדשים.
כבר יותר מ- 50 שנה, מדענים יודעים שקיימים הבדלים משמעותיים בין התהליכים המטבוליים של תאים נורמליים ותאים סרטניים. תהליכים אלה מקיפים את הסדרה המורכבת של ריאקציות כימיות המפקחות על תהליכים החל מהסבת מזון לאנרגיה ועד לייצור מרכיבים תאיים לצמיחה והתרבות. אך הגורמים להבדלים המטבוליים הללו נשארו לרוב בלתי ידועים – והאפשרויות לניצול הבדלים אלה כיעדים אפשריים לטיפולים חדשים לא נוצלו. הפרויקט החדש תוכנן לממן את המחקר בשאלות חשובות אלו.
המטבוליזם המשתנה של תאי סרטן מאפשר להם לגדול מהר ולשגשג, מה שמוביל לפיתוח גידולים אגרסיביים היכולים בדרך כלל להתפשט או לשלוח גרורות לחלקים אחרים של הגוף. אך כאשר הם יעד למצבי מצוקה, כגון מניעת חמצן ומזון במרכזו של גידול או בהתקפה של תרופות כימותרפיות, תאים אלה יכולים להפסיק את השגשוג ולהפעיל קניבליזציה על חלק מאותם תאים, תהליך הנקרא autophagy.
"תכונה מתוחכמת זו מאפשרת לתאים אלה לסבול כמויות עצומות של מצוקה", אמר וויט, שהוא גם פרופסור לביולוגיה מולקולרית וביוכימיה באוניברסיטת רוטג'רס. "אם תאים אלה מורעבים או במצוקה, הם אוכלים את עצמם ומשתופפים עד שחולפת המצוקה. ברגע שהמצוקה חולפת, הם גדלים מחדש, ובדרך כלל גורמים למותו של החולה. אם נוכל להבין את התהליך ולנצל אותו לטיפול בסרטן, אנו עשויים לפתח דרכים חדשות להרוג תאי סרטן ללא הרס התאים הנורמליים."
סוברים שתהליך autophagy הוא המעניק לתאים עמידות בפני מצוקה על ידי אספקת אנרגיה ועל ידי היפטרות מחלקי תאים ישנים או שניזוקו, אשר עלולים באופן אחר להזיק לתא לאורך זמן, והוא אינו ייחודי לתאים סרטניים: קולר חוקרת מצב מטבולי אשר ידוע כרגיעה תאית בתאי פיברובלסט, הנמצאים ברקמת חיבור הכוללת סחוס ורקמת סטרומה המספקת תמיכה למבנים שונים בגוף, כגון איברי הגוף, בלוטות וכן גידולים. בדומה לתאים רדומים, פיברובלסט ברגיעה לוקחים הפסקה ממחזור הצמיחה של התא, אך נותרים עם היכולת להיכנס מחדש למחזור זה בעתיד. כמו תאי סרטן רדומים, פיברובלסט ברגיעה נכנסים לתהליך autophagy.
חוקרי סרטן מכירים כיום בעובדה שהבנה מלאה של אופן ההתנהגות של גידול בתגובה למצב מצוקה דורשת ידע אודות המטבוליזם של תאים סרטניים ותאי הסטרומה בגידול, המהווים לעיתים קרובות חלק גדול מן הגידול עצמו, כמו גם כמודעות לדרך בה המטבוליזם של תאים סרטניים ותאים נורמליים משפיעים זה על זה. הצוות הבין תחומי שואף להגדיר את הרשתות המטבוליות בתאי סטרומה ובתאי גידול, לזהות את ההתאמות המטבוליות המתרחשות בין מצבים מטבוליים שונים, ולהדגים כיצד שינויים אלה משנים את האינטראקציה גידול-סטרומה.
המאמץ המחקרי עושה שימוש בטכניקות מדעיות שונות, כולל ניתוח מערכי DNA לזיהוי השינויים בהתבטאות הגנים שביסוד השינויים המטבוליים וכן שיטות חדשניות לזיהוי מצבים מטבוליים שעברו שינוי על ידי כימות הריכוזים של מטבוליטים – תרכובות הנוצרות במהלך תהליכים ביולוגיים המספקות רמזים כימיים שבהם מתרחשים שינויים מטבוליים – ולראות כיצד הם משתנים במהלך הזמן.
לשם כך, הצוות מסמתך על המומחיות של רבינוביץ' בשימוש בספקטרומטריה להבחנה בזרימת המטבוליטים אשר תויגו בעוקבים איזוטופיים, אשר יש להם נויטרונים עודפים. עוקבים אלה אינם רדיואקטיביים, אלא הם מזוהים רק על ידי המסה השונה שלהם.
"אם אתה רק לוקח תצלום בזק של מטבוליטים בכל זמן נתון, אתה יכול להחמיץ את התמונה הגדולה של מה שמתרחש, במיוחד בגלל שמטבוליטים רבים מתחלפים בל מספר שניות", אמר רבינוביץ'. "הוספה של חומר מזין המתויג באיזוטופ הוא זהה לקביעה מהי מהירות הזרם על ידי הוספת צבע מאכל אדום במקום מסוים במעלה הזרם ולראות כמה מהר לוקח לצבע המאכל לחזור במורד הזרם".
הפרויקט משלים ניסויים קליניים החוקרים דרכים לרגולציה של autophagy בתאי סרטן. אחד הניסויים מעריך האם הוספה של hydroxycholoroquine, תרופה נגד מלריה הידועה כבעלת תכונות חוסמות autophagy, לטיפול סטנדרטי במחלה חוזרת של סרטן המעי הגס, תגביר את מספר מקרי הסרטן הנכנסים להפוגה או המגבירים את אורך ההפוגה.
"הבדיקה האולטימטיבית תהיה לקחת את כל הממצאים ולהשתמש במידע לפיתוח גישות חדשניות לעקור את הסרטן מן השורש", אמר וויט. "אם נוכל למנוע מגידולים סרטניים להשתמש במצב המטבולי שעבר שינוי, זה עשוי להיות עקב אכילס של גידולים".
המחקר החדשני מפגין את היתרונות של שיתוף הפעולה בין פרינסטון ו- CINJ. "על ידי איחוד הניסיון של פרינסטון בביולוגיה, חקר הגנום ומטבוליזם עם הניסיון של CINJ בביולוגיה מולקולרית של הסרטן, שיתופי הפעולה מספקים הזדמנות לאינטראקציה המבטיחה מה שהמכון הלאומי לסרטן NCI מנסה לקדם – מחקר הרותם גילויים בסיסיים למניעה וטיפול בסרטן", אמר ג'יימס ברוץ, פרופסור לביולוגיה מולקולרית מאוניברסיטת פרינסטון המוביל את שיתוף הפעולה ביחד עם אדמונד לטים מ- CINJ.
"במשך שנים רבות החוקרים בעלי השם שלנו שיתפו פעולה במחקרים אינדיבידואליים", אמר לטים. "הכניסה לשיתוף פעולה רשמי מחזקת את הגישה לקידום המחקר בסרטן בניו ג'רזי. הדבר ישפר את הפיתוח של טיפולי סרטן חדשניים עבור חולי סרטן בניו ג'רזי ומחוצה לה".
שיתוף הפעולה כבר הניב תוצאות מרשימות: בשנה שעברה, קבוצה של חוקרים משני המוסדות זיהתה גן, הידוע בכינוי Metadherin או MTDH, האחראי על תהליך גרורתי ועמידות בפני טיפולים בכ- 30 עד 40 אחוזים מכלל חולות סרטן השד. העבודה היוותה פריצת דרך בהבנת המחלה, והניחה את היסוד לפיתוח טיפולים חדשים, וכן הניחה את הבסיס לשיטות מחקר אשר ניתן להשתמש בהן לזיהוי גנים האחראים לתהליכים גרורתיים בסוגים אחרים של סרטן.
מקור:
Princeton University
