Imperial College London: Νέα έρευνα διαπίστωσε μεταβλητές τάσεις στις μεμβράνες των καρκινικών κυττάρων του μαστού, αποκαλύπτοντας στοιχεία για τον τρόπο με τον οποίο αναπτύσσονται και εξαπλώνονται. Η έρευνα, με επικεφαλής το Imperial College του Λονδίνου και το Ινστιτούτο Έρευνας για τον Καρκίνο του Λονδίνου, θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα πώς τα καρκινικά κύτταρα “αποφασίζουν” πότε θα πολλαπλασιαστούν και πού θα εξαπλωθούν. Όταν τα κύτταρα γίνονται καρκινικά, υφίστανται μια σειρά βιοηλεκτρικών αλλαγών. Για παράδειγμα, το στρώμα που περιβάλλει τα κύτταρα, που ονομάζεται κυτταρική μεμβράνη, φορτίζεται πιο θετικά από τις υγιείς κυτταρικές μεμβράνες. Αυτή η νέα έρευνα, που δημοσιεύεται σήμερα στο Communications Biology, διαπίστωσε ότι, εκτός του ότι η τάση της μεμβράνης είναι υψηλότερη από ό,τι στα υγιή κύτταρα, αυξομειώνεται επίσης με την πάροδο του χρόνου – με τα καρκινικά κύτταρα του μαστού να συμπεριφέρονται περίπου όπως οι νευρώνες. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτό θα μπορούσε να υποδηλώνει ένα ηλεκτρικό δίκτυο επικοινωνίας μεταξύ των καρκινικών κυττάρων, το οποίο θα μπορούσε στο μέλλον να αποτελέσει στόχο για διακοπή, δημιουργώντας πιθανές νέες θεραπείες.
Η συν-επικεφαλής συγγραφέας Dr. Amanda Foust, από το Τμήμα Βιομηχανολογίας του Imperial, δήλωσε: “Όταν τα υγιή κύτταρα γίνονται καρκινικά, οι αλλαγές που υφίστανται μπορούν να τα βοηθήσουν να αναπτυχθούν και να εξαπλωθούν. Γνωρίζουμε, για παράδειγμα, ότι ορισμένα γονίδια που ελέγχουν τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων μπορούν να απενεργοποιηθούν, προκαλώντας ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των κυττάρων. “Δεν γνωρίζουμε ακόμη γιατί η τάση των μεμβρανών αυξομειώνεται στα καρκινικά κύτταρα – αλλά η ανακάλυψη και η τεχνολογία μας, που ενεργοποιήθηκε από τη συναρπαστική συνεργασία μηχανικών και βιολόγων, ανοίγει πόρτες για περαιτέρω εργασίες που θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε καλύτερα τα δίκτυα σηματοδότησης και την ανάπτυξη του καρκίνου”.
Δοκιμή του δικτύου
Για να δοκιμάσουν τις τάσεις, οι ερευνητές καλλιέργησαν κύτταρα από οκτώ κυτταρικές σειρές καρκίνου του μαστού και μία υγιή κυτταρική σειρά μαστού. Στη συνέχεια κατέγραψαν τις τάσεις των κυτταρικών μεμβρανών τους με ένα μικροσκόπιο που αρχικά είχε σχεδιαστεί για να κινηματογραφεί την ηλεκτρική δραστηριότητα στα κύτταρα του εγκεφάλου, προτού χρησιμοποιήσουν μηχανική μάθηση για να κατηγοριοποιήσουν και να χαρακτηρίσουν τα σήματα. Απροσδόκητα, διαπίστωσαν διακυμάνσεις στην τάση των μεμβρανών των καρκινικών κυττάρων. Αν και χρειάζεται περισσότερη έρευνα, οι ερευνητές υποψιάζονται ότι τα ηλεκτρικά σήματα που “αναβοσβήνουν” και “κυματίζουν” μπορεί να είναι μια μορφή επικοινωνίας μεταξύ των κυττάρων. Πρόσθεσαν τετροδοτοξίνη, μια ισχυρή νευροτοξίνη που μπλοκάρει τους διαύλους νατρίου για να αποτρέψει τη δημιουργία ηλεκτρικού φορτίου στα νευρικά κύτταρα. Προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει ότι τα καρκινικά κύτταρα βασίζονται σε αυτά τα κανάλια νατρίου για να γίνουν πιο διεισδυτικά. Διαπίστωσαν ότι, παρόμοια με την επίδρασή της στα νευρικά κύτταρα, η τετροδοτοξίνη κατέστειλε τις διακυμάνσεις της τάσης στα καρκινικά κύτταρα. Οι ερευνητές λένε ότι αυτό θα μπορούσε ενδεχομένως να υποδείξει νέες θεραπευτικές οδούς για τον αποκλεισμό της επικοινωνίας και της συμπεριφοράς των καρκινικών κυττάρων.
Ο συν-επικεφαλής συγγραφέας καθηγητής Chris Bakal, καθηγητής μορφοδυναμικής του καρκίνου στο Ινστιτούτο Έρευνας για τον Καρκίνο του Λονδίνου, δήλωσε: “Είναι η πρώτη φορά που παρατηρούμε τόσο γρήγορες διακυμάνσεις στην ηλεκτρική δραστηριότητα μέσα στα καρκινικά κύτταρα του μαστού. Φαίνεται ότι τα καρκινικά κύτταρα του μαστού έχουν καθιερώσει ένα είδος ηλεκτρικής γλώσσας. Δεν γνωρίζουμε ακόμη πόσο πολύπλοκη είναι η γλώσσα αυτή, αλλά θα μπορούσε να επιτρέψει στα καρκινικά κύτταρα να μεταδίδουν πληροφορίες σχετικά με κοντινά θρεπτικά συστατικά ή εχθρικά περιβάλλοντα σε μεγάλες αποστάσεις και τελικά να προωθούν την επιβίωση του όγκου”. Οι μεταβαλλόμενες τάσεις των κυτταρικών σειρών. Επιθηλιακό = υγιές. Οι υπόλοιπες είναι διαφορετικοί τύποι καρκινικών κυτταρικών σειρών. Πηγή: Imperial College London Για να ελέγξουν περαιτέρω τα ευρήματά τους, προκάλεσαν καρκίνο στην υγιή κυτταρική σειρά πριν τα καταγράψουν ξανά. Διαπίστωσαν ότι μόλις αυτά τα κύτταρα είχαν γίνει καρκινικά, η τάση των μεμβρανών τους κυμαινόταν επίσης. Το επίπεδο των ηλεκτρικών σημάτων διέφερε σε όλους τους τύπους καρκίνου. Οι πιο επιθετικές και μη θεραπεύσιμες καρκινικές κυτταρικές σειρές παρουσίαζαν συχνότερες διακυμάνσεις, με τα σήματα να εμφανίζονται μερικές φορές ως κύμα που ταξιδεύει από κύτταρο σε κύτταρο.
Ο συν-συγγραφέας, ο ομότιμος καθηγητής Mustafa Djamgoz του Τμήματος Βιοεπιστημών του Imperial δήλωσε: “Από όλα τα κύτταρα του σώματος, συνήθως συνδέουμε τα “ευερέθιστα” κύτταρα του εγκεφάλου ή της καρδιάς με ηλεκτρική δραστηριότητα. Η έρευνά μας υποδηλώνει ένα κρυφό ηλεκτρικό δίκτυο σηματοδότησης μεταξύ των καρκινικών κυττάρων, το οποίο μπορεί να παίζει βασικό ρόλο στη συμπεριφορά των καρκινικών κυττάρων, συμπεριλαμβανομένης της επικοινωνίας μεταξύ τους και με άλλα κύτταρα εντός του όγκου. Γνωρίζουμε ήδη ότι η εξάπλωση του καρκίνου, η κύρια αιτία θανάτου από τον καρκίνο, διευκολύνεται από την ηλεκτρική δραστηριότητα”. Ο καθηγητής Bakal πρόσθεσε: “Πιστεύουμε ότι αυτά τα δίκτυα μπορεί ακόμη και να επιτρέψουν στα καρκινικά κύτταρα να σχηματίσουν δομές που μοιάζουν με εγκέφαλο και που επιτρέπουν στα καρκινικά κύτταρα να δρουν από κοινού ως ενιαία μηχανή και όχι ως μεμονωμένες μονάδες”.
Συνδέοντας τα στοιχεία
Οι ερευνητές εργάζονται τώρα για να εντοπίσουν και να ξεδιαλύνουν τους πιθανούς δεσμούς μεταξύ της τάσης της κυτταρικής μεμβράνης και της συμπεριφοράς των καρκινικών κυττάρων, για να δουν αν μπορούν να διακοπούν. Ο καθηγητής Bakal δήλωσε: “Εάν μπορείτε να σταματήσετε την επικοινωνία των καρκινικών κυττάρων μεταξύ τους, θα μπορούσε να γίνει ευκολότερη η θεραπεία τους. Δεν είναι τόσο διαφορετικό από έναν πόλεμο. Αν μπορείτε να σταματήσετε έναν διοικητή από το να μεταδίδει πληροφορίες στους στρατιώτες στο μέτωπο, η μάχη γίνεται πιο εύκολο να κερδηθεί”. Ο Δρ Φουστ δήλωσε: “Τώρα διερευνούμε τον ρόλο της τάσης στη συμπεριφορά των καρκινικών κυττάρων. Τα καρκινικά κύτταρα κλωνοποιούνται και πολλαπλασιάζονται καθώς η τάση τους κυμαίνεται σε ένα συγκεκριμένο μοτίβο ή αποσπώνται για να εισβάλουν σε άλλα μέρη του σώματος; Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτή τη γνώση για να παρέμβουμε σε ένα συγκεκριμένο στάδιο διακύμανσης για να αποτρέψουμε την εξάπλωση του καρκίνου; Αυτά είναι βασικά ερωτήματα στα οποία ελπίζουμε να απαντήσουμε με τις τρέχουσες εργασίες μας”.