Terapia cancerului: efectele, influențate de genetică

Rezultatele unor terapii precum chimioterapie sau imunoterapie sunt influențate, se pare de modul de ambalare (pliere) a ADN-ului.

Fiecare celulă din corpul uman conține doi metri de ADN. Pentru ca ADN-ul să se încadreze în nucleul celular - un spațiu de doar o sutime de milimetru de spațiu - trebuie să fie ambalat (pliat) extrem de strâns.

Un nou studiu al Universității Northwestern a descoperit că ambalarea structurii genomului tridimensional, numită cromatină, controlează modul în care celulele răspund la stres. Când cromatina este pliată dezordonat, celula demonstrează mai multă plasticitate. Atunci când ambalarea este îngrijită și ordonată, celula nu poate răspunde la fel de ușor la stresurile exterioare.

Descoperire cu vești bune și vești rele
Vestea proastă este că aceasta înseamnă că celulele canceroase ambalate dezordonat sunt mai predispuse să se adapteze tratamentelor precum chimioterapia și să le „păcălească”. Vestea bună este că acum, cercetătorii au aceste informații și pot dezvolta noi terapii pentru cancer care vizează ambalarea cromatinei. Prin inhibarea capacității de adaptare a celulelor canceroase, acele celule devin mai vulnerabile la tratamentele tradiționale.

„Celulele canceroase sunt maeștri ai schimbării”, a declarat Vadim Backman de la Northwestern, care a condus co-cercetarea. „Ele trebuie să se adapteze continuu pentru a se sustrage sistemului imunitar, chimioterapiei sau imunoterapiei. Ambalarea anormală a cromatinei determină capacitatea celulelor canceroase de a face acest lucru.”

Studiul a fost publicat în revista Science Advances.

Backman este Profesor de Inginerie Biomedicală în Scoala de Inginerie McCormick în Northwestern. El a condus lucrarea cu Igal Szleifer, profesoara de inginerie biomedicală în McCormick.

Expresia genelor, reglată de cromatină
Compusă din ADN, ARN și proteine, cromatina determină care gene sunt suprimate sau exprimate. În cazul cancerului, cromatina poate regla expresia genelor care permit celulelor să devină rezistente la tratament.

„Genele sunt ca hardware-ul, iar cromatina este software. Și ambalarea cromatinei este sistemul de operare”, a spus Backman.

„Genomul a fost secvențiat, iar tehnicile, precum CRISPR, permit acum cercetătorilor să editeze „hardware-ul unei celule”, a adăugat Szleifer. „Cu toate acestea, rolul structurii cromatinei asupra expresiei genice a rămas un mister științific”.

Pentru a ajuta la rezolvarea acestui mister, Backman, Szleifer și echipele lor au combinat tehnologiile de imagistică la nano-scală cu modelarea dinamicii moleculare pentru a analiza modificările la nivel scolar în structura de ambalare a cromatinei.

Folosind date de la Cancer Genome Atlas, au analizat celulele de la pacienții cu cancer colorectal, sân și plămân pentru markeri de plasticitate transcripțională. Cercetătorii au folosit, de asemenea, microscopie cu spectru de undă parțială (PWS), care anterior a fost dezvoltată în laboratorul Backman, pentru a examina cromatina în celulele vii în timp real.

Plasticitatea celulelor, legate de supraviețuirea pacientului
Cercetătorii au descoperit o relație inversă între supraviețuirea pacientului și plasticitatea celulelor tumorale. Backman spune că ingineria cromatinei deschide ușa pentru o nouă clasă de terapii pentru cancer, care ar putea re-conecta „sistemele de operare” ale celulelor pentru a le face mai puțin plastice.

„Am descoperit că plasticitatea transcripțională și modificările de ambalare a cromatinei sunt un marker important, ceea ce indică modul în care un pacient cu cancer poate răspunde la terapiile anti-cancer, cum ar fi chimioterapia”, a declarat Ranya Virk, primul autor al lucrării. Acest lucru poate fi tradus într-o nouă metodă de a prezice rezultatele terapiei cancerului.