على الكبح

اكتشف علماء معهد وايزمان: مجموعة من الجينات التي تثبط عمليات انقسام الخلايا، وتمنع تطور الورم السرطاني

 
من اليمين: البروفيسور إيتان دوماني، عيدو عميت والبروفيسور يوسف يوردان. سلسلة من الأحداث
تختلف الخلايا السرطانية عن الخلايا الطبيعية، من بين أمور أخرى، في عمليات الانقسام والتكاثر. عندما تتلقى خلية طبيعية إشارة خارجية تأمرها بالانقسام والتكاثر، فإنها تطيع الأمر، وتقوم بتنشيط "نظام مكابح" فعال، مما يحد من عملية التكاثر، وبعد عدة دورات من الانقسام تعيد الخلية إلى حالة الراحة. بهذه الطريقة يحمي الجسم نفسه من انقسام الخلايا غير المنضبط. ومن ناحية أخرى، في الخلية السرطانية، يتضرر نظام الفرامل، مما يتسبب في تكاثر الخلية بشكل غير منضبط، وتكوين ورم سرطاني. قام علماء معهد وايزمان بدراسة "نظام الفرامل"، واكتشفوا بعض الجينات التي تنشطه.
ووفقا لنتائج البحث، التي نشرت مؤخرا في المجلة العلمية Nature Genetics، فإن النشاط غير الطبيعي لهذه الجينات يميز أنواعا مختلفة من السرطان، ويرتبط بدرجة عنف السرطان. وقد تساعد هذه الأفكار مستقبلاً على تطوير طرق وأساليب لإصلاح نظام الفرامل التالف، بهدف إيقاف عملية السرطان.
في الخطوة الأولى، أراد العلماء رسم خريطة لنظام الجينات المنشط في خلية طبيعية، استجابة لتلقي أمر يأمرها بالانقسام. وتصل الإشارة إلى الخلايا من الخارج، عن طريق هرمون معين يسمى "عامل النمو"، الذي ينشط سلسلة من الأحداث داخل الخلية. ونتيجة لذلك، تنتج الخلية بروتينات معينة، وفقًا لتسلسل الحمض النووي للجين الذي يشفرها. وفي السنوات الأخيرة أصبح من الواضح أن هذا الهرمون يشارك في تطور أنواع مختلفة من السرطان، ولكن
وفي الدراسة الحالية، أراد العلماء معرفة الجينات المسؤولة بالضبط عن تنشيط نظام الفرامل في الخلية. للعثور على إجابة لهذا السؤال، طُلب من العلماء مسح كمية هائلة من الجينات، وجمع بيانات كمية دقيقة حول نشاطها، وتحديد أنماط نشاطها. من أجل التعامل مع هذه المهمة الواسعة النطاق، تعاون علماء من مجالات بحثية مختلفة: بروفيسور يوسف يوردان من قسم المكافحة البيولوجية، بروفيسور إيتان دوماني من القسم
لفيزياء الأنظمة المعقدة، البروفيسور أوري ألون من قسم بيولوجيا الخلايا الجزيئية، والدكتور إيران سيغال من قسم الرياضيات التطبيقية وعلوم الكمبيوتر، وجميعهم من معهد وايزمان للعلوم. عمل معك البروفيسور جدعون رافافي من المركز الطبي شيبا شيبا في تل هشومير، والباحثون في مركز أندرسون لأبحاث السرطان في هيوستن، تكساس. إن استخدام أساليب البحث في مجال الفيزياء والرياضيات وعلوم الكمبيوتر لغرض تنظيم وتحليل المعلومات البيولوجية قد اكتسب زخما في السنوات الأخيرة، وخاصة في الدراسات من هذا النوع، حيث يتعامل العلماء مع كميات هائلة من المعلومات. كان علماء معهد وايزمان من أوائل الذين أدركوا أهمية اختراق الحدود بين المجالات العلمية التقليدية، ويعد معهد وايزمان للعلوم حاليًا أحد المؤسسات الرائدة في العالم في هذا النوع من الأبحاث متعددة التخصصات. أدى هذا التعاون إلى نتائج مذهلة: فقد تبين أنه بعد ارتباط عامل النمو بالخلية، تحدث عدة "موجات" من النشاط الجيني في الخلية. يتم تشغيل مجموعات مختلفة من الجينات و"إيقاف تشغيلها" في أطر زمنية مختلفة. شملت الموجة الأولى عدداً قليلاً من الجينات، التي يزداد نشاطها لمدة 20 إلى 40 دقيقة بعد التعرض لعامل النمو. هذه الجينات مسؤولة بشكل أساسي عن التفاعل "الإيجابي" لعامل النمو، أي أنها تتسبب في انقسام الخلية. وعلى العكس من ذلك، في الموجات الأربع اللاحقة، في حدود 240-40 دقيقة، تم تنشيط الجينات المسؤولة عن إيقاف التفاعل وإيقاف الانقسام. وفي وقت لاحق، ركز الباحثون على عدد من «جينات الإيقاف» من الموجات اللاحقة، مع افتراض أن هذه الجينات -التي تنشط في الخلايا الطبيعية- يمكن أن تعمل أيضًا كمثبطات للورم، وتوقف الانقسام غير المنضبط، وهو ما يميز الخلايا الطبيعية. الخلايا السرطانية.
ولإثبات أن الجينات الموجودة في الموجات اللاحقة تعمل بمثابة "جينات مكابي"، بحث الباحثون عن الجينات التي تنتج بروتيناتها القدرة على تثبيط نشاط الجينات الأخرى (التي يتسبب نشاطها في انقسام الخلية)، من خلال ارتباط مباشر هم. في دراسة واسعة النطاق، تم العثور على حوالي 50 جينًا مثبطًا، أو مثبطات النمو، ترتبط البروتينات التي تنتجها بجينات الموجة الأولى - وتثبطها. 

 
 
طالب البحث طال شاي

بروتين آخر تم إنشاؤه في إحدى الموجات اللاحقة يوقف الاستجابة لعامل النمو بطريقة أخرى: فهو ببساطة "يقتل الرسول" (جزيئات الحمض النووي الريبي الرسول). تنقل هذه الجزيئات المعلومات الوراثية من الجين الموجود في نواة الخلية إلى نظام إنتاج البروتين في الخلية، والذي ينتج بعد ذلك البروتين الذي يتسبب في انقسام الخلية. يرتبط البروتين المخمد بالحمض النووي الريبوزي الرسول، ويوجهه إلى التحلل، وبالتالي يخرب عملية نشاط الجين الذي يسبب الانقسام.
وفي الاختبارات التي أجريت على مريضات سرطان المبيض، اكتشف العلماء أن هناك علاقة بين الخمول، أو انخفاض مستوى النشاط، لجينات مكابي التي اكتشفوها، وانخفاض متوسط ​​العمر المتوقع للمرضى. وتبين أن انخفاض مستوى نشاط هذه الجينات مرتبط بمؤشرات سريرية أخرى لخطورة المرض. يمكن أن تؤدي هذه النتائج إلى تطوير الملف الجيني الشخصي، الذي يصف مستوى نشاط الجينات المختلفة التي توقف عمليات نمو الخلايا وانقسامها، في جسم كل مريض. مثل هذا الملف الجيني الشخصي سيحدد بدقة الخلل الذي تسبب في السرطان، مما يسمح بتعديل العلاج المستهدف والفعال وفقًا للخصائص الجينية لكل مريض. كما سيساعد الملف الجيني في التنبؤ بدرجة عنف الورم السرطاني. تحديد العوامل التي تمنع حدائق المكابيين من العمل بشكل صحيح، على سبيل المثال
والطفرات الجينية، وتطوير أساليب التنشيط السليم لهذه الجينات، قد تساعد في المستقبل على تطوير طرق لمنع الانقسام غير المنضبط للخلايا، وكبح عملية السرطان. طلاب البحث عيدو عميت، عامي تساري، غابي ترسيك ومناحيم كاتس من مجموعة بحث البروفيسور يوسف يوردان في قسم المكافحة البيولوجية، تل شاي من مجموعة بحث البروفيسور إيتان دوماني في قسم فيزياء الأنظمة المعقدة وياسمين يعقوب هيرش ونينيت أماريليو من مجموعة البروفيسور جدعون رافي في المركز الطبي شيبا وكلية الطب في جامعة تل أبيب، ونورا وايزمان من سيجما ألدريتش إسرائيل، ومجموعة البحث للبروفيسور جوردون ب. ميلز في مركز أندرسون للسرطان في هيوستن، تكساس. 
نشاط الجينات المختلفة بعد التعرض لعامل النمو. تم العثور على زيادة في نشاط حوالي 400 جين، بدءًا من لحظة إعطاء عامل النمو (الوقت 0). يتم التعبير عن زيادة نشاط الجينات باللون الأحمر. يتم التعبير عن القليل من النشاط بالألوان الزرقاء. ويمكن ملاحظة أن الزيادة في النشاط تحدث على عدة موجات: تصل مجموعة صغيرة من الجينات إلى ذروة النشاط بعد حوالي 20 دقيقة من تناول عامل النمو، وتصل عدة مجموعات من الجينات إلى ذروة النشاط في فترات زمنية أطول. (480-40 دقيقة).