غزو ​​الخلايا - كيف تنفصل الخلايا السرطانية عن الورم وتنشأ عنها نقائل؟

وطوّر علماء المعهد تقنية تصوير جديدة، وكشفوا من خلالها طريقة تطور "الأرجل" على أغشية الخلايا. تعمل هذه الأرجل على زعزعة استقرار المادة الموجودة بين الخلايا والأنسجة، وتلعب دورًا مركزيًا في انتشار النقائل

السؤال: كيف تنفصل الخلايا السرطانية عن الورم وتكوّن نقائل؟

الموجودات:

تميل الخلايا السرطانية، التي تنطلق من الورم الأساسي الذي تكونت فيه، إلى اختراق الأوعية الدموية أو الليمفاوية، ومن خلالها تنتشر في جميع أنحاء الجسم. تتمكن بعض الخلايا التي تنجو من هذه الرحلة المعقدة والشاقة من الخروج من الأوعية الدموية أو الليمفاوية، وغزو الأنسجة المجاورة، ونشوء نقائل فيها. تشكيل النقائل هو، في كثير من الحالات، المرحلة القاتلة لعملية الورم. وفي دراسة نشرت مؤخرا في المجلة العلمية Scientific Reports، كشف علماء معهد وايزمان للعلوم عن الطريقة التي تتشكل بها نتوءات صغيرة على سطح الخلايا السرطانية، وكيف تساعد هذه النتوءات الخلايا السرطانية على الانتشار.

يقوم البروفيسور بيني جيجر وطالب البحث أور يام فاراش، من قسم بيولوجيا الخلايا الجزيئية في معهد وايزمان للعلوم، بدراسة الآليات التي تمكن من غزو الخلايا السرطانية وهجرتها. ويركزون في عملهم على تلك النتوءات الصغيرة - التي تسمى "أقدام غائرة" - وتعمل كنوع من "الأرجل الغازية" القادرة على تقويض المادة الموجودة بين الخلايا في الأنسجة، والتغلغل من خلالها، وبالتالي مساعدة تشكيل الانبثاث في الجسم. عرف البروفيسور جيجر وأعضاء مجموعته أن القدم الغازية تظهر في الخلايا عندما تتلامس مع الأنسجة بين الخلايا. وبحسب النموذج المعتمد، ومن أجل اختراق هذا النسيج المضغوط، تلتصق الخلايا به، وتقوم بإضعافه باستخدام إنزيمات خاصة تنتجها. بعد التليين، تطول الساق الغازية - وتخترق الأنسجة. ولكن كيف يمكن للعادة الغازية، في الوقت نفسه، أن تلين الأنسجة وتلتصق بها؟

في المرحلة الأولى، أظهر العلماء أن الغزو يتم على مراحل. مناطق الالتصاق بالأنسجة بين الخلايا هي هياكل مؤقتة، تربط الخلية بموقع الاختراق المقصود، و"تحدد" منطقة التليين الأنزيمية. مع انهيار الأنسجة بين الخلايا، تختفي أيضًا الاتصالات بين الخلية والأنسجة، وينتقل الغزو إلى مرحلة الاختراق. في هذه المرحلة، يتطور نتوء يشبه الأسطوانة ويستطيل في وسط حزمة من بروتين الأكتين - أحد البروتينات الداعمة الرئيسية للهيكل العظمي للخلية، واستطالة الحزمة تدفع الساق الغازية إلى الأنسجة المجاورة. على الرغم من أن هذا التفسير يتوافق مع الملاحظات التي تم إجراؤها على الخلايا الغازية، إلا أنه لا يفسر سبب تسبب استطالة حزمة الأكتين في دفع غشاء الخلية، لكنه لا يمارس قوة، على سبيل المثال، نحو مركز الخلية.

مع انهيار الأنسجة بين الخلايا، تختفي أيضًا الاتصالات بين الخلية والأنسجة، وينتقل الغزو إلى مرحلة الاختراق. ولفحص طرفي حزمة الأكتين الممدودة، طور العلماء تقنية تصوير جديدة تجمع بين استخدام المجهر الضوئي والمجهر الإلكتروني الفريد، حيث قاموا بتمييز الساق الغازية، من النهاية إلى النهاية. واكتشف العلماء أن حزمة الأكتين، التي تعمل بمثابة الهيكل العظمي الداخلي للقدم الغازية، تستقر في نهايتها الداخلية على نواة الخلية، في حين تشوه النواة ويلويها. يقول البروفيسور جيجر: "إن الوظيفة الرئيسية لنواة الخلية هي تخزين المادة الوراثية في الخلية، ولكن اكتشاف أنها تشارك أيضًا في عمليات تكوين النقائل السرطانية كان غير متوقع على الإطلاق".

في هذه المرحلة من البحث، يظل السؤال المركزي دون حل: ما مقدار القوة التي تمارسها الساق الغازية على الأنسجة التي تغزوها؟ للإجابة على هذا السؤال، قام الدكتور أرييل ليفنا، عضو مجموعة البروفيسور جيجر وعالم الفيزياء بالتدريب، بحساب القوة التي تمارسها الساق الغازية، على أساس التشوه الذي يحدث في نواة الخلية بسبب استطالة ألياف الأكتين. أشار هذا الحساب إلى قدرة مذهلة للهيكل العظمي في قلب الساق الغازية على تطوير قوى الدفع، والتي تسمح للخلايا السرطانية بغزو الأنسجة. يقول البروفيسور جيجر: "من خلال دراسة الخصائص الفيزيائية والميكانيكية لعمل الساق الغازية، مع تطوير أساليب بحثية جديدة، اكتشفنا صورة مفصلة للطريقة متعددة الخطوات التي تبدأ بها الخلايا السرطانية في ورم صلب رحلتها النقيلية في كل الجسد."

قد تسفر هذه النتائج عن إجابات ضرورية لفهم العملية النقيلية، وربما حتى طرق لمنعها، لكنها تثير بشكل رئيسي العديد من الأسئلة الجديدة: هل تؤثر القوة المطبقة على نواة الخلية على وظيفتها الرئيسية - تنظيم التعبير الجيني ووظائفه؟ الترجمة إلى مزيد من التغييرات في الخلية السرطانية؟ ما هو الأساس الجزيئي لتكوين الأقدام الغازية في الخلايا السرطانية، وما الذي يحدد موقع وتوقيت عملية الارتباط والغزو؟هذه الأسئلة وغيرها هي محور الأبحاث التي تجري هذه الأيام.

كتب العلوم

يبلغ طول القدم الغازية الصغيرة حوالي 0.0005 ملليمتر، لكن القوة الهائلة التي تمارسها على الأنسجة المحيطة بها تعادل القوة التي يمارسها دمبل وزنه 20 كجم موضوع على وعاء من المعكرونة المطبوخة.