در سال ۲۰۲۲، بیش از ۲۰ میلیون نفر به سرطان مبتلا شدند و نزدیک به ۱۰ میلیون نفر از این بیماری جان خود را از دست دادند، طبق گزارش سازمان جهانی بهداشت. در حالی که تأثیرات سرطان گسترده است، پاسخ به درمانهای مؤثرتر ممکن است در داخل یک سلول میکروسکوپی نهفته باشد.
یک مقاله منتشر شده توسط آزمایشگاه لیلی که توسط دانشجویان تحصیلات تکمیلی دانشگاه تگزاس ای اند ام، سمیره زاده از دپارتمان مهندسی زیستی و تینگ-چینگ وانگ از دپارتمان مهندسی شیمی، هدایت شده، جزئیات جدیدی در مورد مکانیسم پشت پیشرفت سرطان فاش کرده است.
این مقاله که در مجله Nature Communications منتشر شده، تأثیر سفت شدن محیط سلولهای توموری بر ساختار و عملکرد هسته سلول را مورد بررسی قرار میدهد.
دکتر تنمای لیلی، استاد مشترک دپارتمانهای مهندسی زیستی و مهندسی شیمی در دانشگاه تگزاس ای اند ام، گفت: “سرطان یک بیماری پیچیده است که درمان آن دشوار است. این بیماری بسیار پیچیده است و مکانیسمهای مولکولی که موجب پیشرفت تومور میشوند، بهطور کامل درک نشدهاند. یافتههای ما به نور جدیدی در مورد چگونگی تأثیر سفت شدن بافت تومور بر تکثیر سلولهای توموری میافزایند.”
در این مقاله، محققان نشان دادهاند که وقتی یک سلول با محیطی سفت مواجه میشود، لامینا هسته – ساختاری که به هسته کمک میکند تا شکل و ساختار خود را حفظ کند – صاف و کشیده میشود همانطور که سلول روی سطح سفت گسترش مییابد. این گسترش باعث میشود پروتئین YAP (پروتئینی که تکثیر سلولها را تنظیم میکند) به سمت هسته حرکت کند.
این محلولشدن میتواند باعث افزایش تکثیر سلولی شود که شاید دلیل رشد سریع سلولهای سرطانی در محیطهای سفت باشد.
زاده گفت: “توانایی ماتریسهای سفت برای تأثیرگذاری بر کشش هسته و تنظیم محلول شدن YAP میتواند به توضیح این مسأله کمک کند که چگونه تومورها میتوانند تهاجمیتر شده و حتی ممکن است در بافتهای سفت شده مقاوم به درمان شوند.”
یافتههای این تحقیق بر کشف قبلی دکتر لیلی مبنی بر اینکه هسته سلول مانند یک قطره مایع عمل میکند، بنا نهاده است. در آن تحقیق، محققان دریافتند که پروتئینی در لامینای هسته به نام لامین A/C به حفظ کشش سطحی هسته کمک میکند. در مطالعه اخیر، مشخص شد که کاهش سطح لامین A/C باعث کاهش محلول شدن YAP و در نتیجه کاهش تکثیر سریع سلولها میشود.
زاده توضیح داد: “پروتئین لامین A/C نقش کلیدی در اینجا ایفا میکند – کاهش آن باعث شد که سلولها نسبت به سفتی محیط کمتر پاسخگو باشند، بهویژه بر محلول شدن پروتئین تنظیمکننده کلیدی (YAP) در هسته تأثیر میگذارد.”
اگرچه بهنظر پیچیده و تخصصی میآید، زاده و لیلی معتقدند که پیامدهای گسترده کشف آنها ممکن است راهگشای درمانهای آینده برای سرطان باشد.
زاده توضیح داد: “کشف چگونگی تأثیر سفتی ماتریس بر تغییرات هستهای و تنظیم مسیرهای کلیدی مانند سیگنالدهی YAP، دروازهای را برای توسعه درمانهایی که این مسیرهای مکانیکی را هدف قرار دهند، باز میکند. داروها یا درمانها میتوانند طراحی شوند تا محیط تومور را نرمتر کنند و علائم فیزیکی که به سلولهای سرطانی کمک میکند تا رشد کنند، مختل کنند. لامین A/C و مکانیکهای هستهای مرتبط میتوانند به اهداف درمانی برای سرطان تبدیل شوند.”
آزمایشگاه لیلی قصد دارد در تحقیقات آینده بررسی کند که تا چه اندازه این کشفیات میتواند به تومورهای ناشی از بیماران تعمیم یابد.
:References
Wang, T.-C., Abolghasemzade, S., McKee, B. P., Singh, I., Pendyala, K., Mohajeri, M., Patel, H., Shaji, A., Kersey, A. L., Harsh, K., Kaur, S., Dollahon, C. R., Chukkapalli, S., Lele, P. P., Conway, D. E., Gaharwar, A. K., Dickinson, R. B., & Lele, T. P. (2024). Matrix stiffness drives drop-like nuclear deformation and lamin A/C tension-dependent YAP nuclear localization. Nature Communications, 15(۱). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54577-4