قام باحثون من جامعة تل أبيب بالتعاون مع باحثين من التخنيون وجامعة غلاسكو بإنشاء نموذج حاسوبي لعملية التمثيل الغذائي للخلية السرطانية والذي قد يتنبأ بالأدوية التي ستكون قادرة على تدمير الخلية السرطانية بشكل فعال.ويُنشر البحث الآن في مجلة الطبيعة المرموقة
يبحث العلماء باستمرار عن علاجات يمكنها استهداف الخلايا السرطانية بشكل انتقائي ومنع تلف الخلايا الأخرى في الجسم. البروفيسور إيتان روبين من كلية لاباتنيك لعلوم الكمبيوتر وكلية الطب ساكلر في جامعة تل أبيب وزملائه البروفيسور إيال غوتليب من معهد بيتسون لأبحاث السرطان في جامعة غلاسكو، المملكة المتحدة، والدكتور تومر شلومي من التخنيون في حيفا، نجحوا الآن في اتخاذ خطوة إلى الأمام. لقد نجحوا في إنشاء أول نموذج حاسوبي على نطاق الجينوم لعملية التمثيل الغذائي للخلية السرطانية. يمكن استخدام هذا النموذج للتنبؤ بالأدوية التي يمكنها تدمير عملية التمثيل الغذائي للخلية السرطانية. سيتم نشر النتائج هذا الشهر في مجلة Nature المرموقة.
يوضح البروفيسور روبين أنه من خلال تثبيط أنماط العمل الفريدة للخلايا السرطانية، فمن الممكن من حيث المبدأ القضاء عليها بطريقة محددة وانتقائية. وقد تم إثبات فعالية هذه الطريقة على الكمبيوتر وفي الخلايا في المختبر التي أصيبت بسرطان الكلى. ومع ذلك، تقدم الدراسة نهجًا أساسيًا جديدًا وتحمل في طياتها أخبارًا جيدة للدراسات المستقبلية التي ستختبر علاجات دوائية فعالة لأنواع أخرى من السرطان أيضًا.
قاتل للسرطان، وآمن للخلايا الأخرى
من المعروف أن القدرة على تدمير الخلايا السرطانية بشكل انتقائي دون الإضرار بخلايا الجسم هي الهدف النهائي لأبحاث السرطان. كما نعلم، فإن العديد من الأدوية المضادة للسرطان تدمر الخلايا المنقسمة. وبما أن الخلايا السليمة، مثل خلايا الشعر والخلايا المبطنة لجدار الأمعاء، تنقسم أيضًا، فإن العديد من العلاجات المضادة للسرطان، بما في ذلك العلاج الكيميائي، لها آثار جانبية مثل الغثيان وتساقط الشعر.
ويرى الباحثون أن التركيز على عملية التمثيل الغذائي في الخلية السرطانية نفسها قد يكون من أكثر الطرق فعالية للتقدم في هذا المجال، حيث أن الخلية السرطانية لديها طريقة خاصة في هضم العناصر الغذائية لاحتياجاتها من الطاقة والنمو. هذه الحقيقة تجعل عملية التمثيل الغذائي للخلية السرطانية مختلفة بشكل أساسي عن عملية التمثيل الغذائي للخلية الطبيعية.
يقوم النموذج الحاسوبي الذي طوره الباحثون بإعادة إنتاج آلاف التفاعلات الأيضية التي تميز الخلايا السرطانية. ومن خلال مقارنة هذا النموذج بنموذج موجود لعملية التمثيل الغذائي الطبيعي للخلية البشرية، تمكن الباحثون من التمييز بين الاختلافات بين الاثنين. وقد سمح لهم هذا التمييز بتحديد البروتينات المستهدفة للأدوية التي لديها القدرة على التأثير بشكل مباشر على الخصائص المحددة والفريدة من نوعها لعملية التمثيل الغذائي للسرطان.
ولاختبار توقعاتهم، اختار الباحثون التركيز على الخلايا من نوع معين من سرطان الكلى. يوضح البروفيسور روبين: "في هذا النوع من سرطان الكلى، أظهرت توقعاتنا أن الدواء القادر على تثبيط إنزيم HMOX على وجه التحديد يمكن أن يقتل خلايا سرطان الكلى بشكل انتقائي وفعال، دون الإضرار بالخلايا الطبيعية". وفي تجربة أجريت في مختبر البروفيسور جوتليب، تمكن الباحثون من تأكيد هذا التوقع في تجارب على خلايا الفئران والبشر، ودراسة هذه التغيرات الأيضية بعمق.
نموذج علاجي شامل
"إن عملية التمثيل الغذائي عبارة عن شبكة معقدة ومتفرعة من آلاف التفاعلات. يوضح الدكتور روبين أن الإدراك البشري غير قادر على الفهم الكامل، وبالتأكيد غير قادر على التنبؤ مسبقًا بكيفية عمل هذا النظام المعقد. والآن، وبفضل قدرتها على محاكاة تأثيرات المرض، أصبحت النماذج الحاسوبية قادرة على مساعدة الباحثين على التنبؤ بفعالية الأدوية والعلاجات المحتملة. على الرغم من أنه يجب دائمًا تأكيد التوقعات في المختبر أو العيادة، إلا أن هذه الطريقة اقتصادية جدًا وسريعة أيضًا وتؤدي إلى فرص رائعة لتسريع تطوير الأدوية في المستقبل.
وعلى الرغم من أن الأبحاث المنشورة الآن تركز على نوع محدد من سرطان الكلى، إلا أنه سيكون من الممكن في المستقبل اعتماد هذا النهج لإنشاء نماذج لأنواع أخرى من السرطان. يقول البروفيسور روبين: "هذا هو التحدي الكبير التالي الذي يواجهنا. سنواصل بناء نماذج لأنواع أخرى من السرطان، وسنبحث عن علاجات دوائية انتقائية لمحاولة التغلب عليها". يتطلب النهج متعدد التخصصات للباحثين الجمع بين تنبؤات النموذج الحاسوبي ونتائج التجارب المعملية والسريرية، وقد يؤدي إلى تطوير أسرع لأدوية أكثر انتقائية وفعالية ضد السرطان.
