إلى الخلية الأخيرة

ما الذي يسمح لبعض الخلايا السرطانية بالنجاة من هجمة أدوية العلاج الكيميائي؟ هل من الممكن استهداف الأدوية الجديدة لنقاط ضعفها؟

في الحالات التي تفشل فيها أدوية العلاج الكيميائي في تدمير الورم السرطاني حتى آخر خلية، يمكن للسرطان الاستفادة من الشق المفتوح والتسلل مرة أخرى إلى الجسم - مما يزيد من صعوبة علاجه. للوهلة الأولى، من المستحيل التمييز بين الخلايا السرطانية التي تدمرها الأدوية، والخلايا القليلة القادرة على التعامل معها، تبقى على قيد الحياة، وبالتالي تعرض حياة المريض للخطر.

قرر طلاب البحث أرييل كوهين ونعمة جيفا زاتورسكي وعيران عدن من مجموعة أبحاث البروفيسور أوري ألون في قسم البيولوجيا الجزيئية للخلية، محاولة التعرف على الاختلافات بين الخلايا المتأثرة بالأدوية والخلايا المقاومة لها. . وللقيام بذلك، احتاجوا إلى أداة تسمح بإجراء بحث واسع جدًا، ومسحًا لمجموعة واسعة من البروتينات الموجودة في الخلية؛ وهو أيضًا حساس بدرجة كافية لتمييز تفاصيل الأنشطة التي تحدث في الخلايا السرطانية الفردية. واستعان أعضاء الفريق، الذين جلبوا معهم خبراتهم وتجاربهم في مختلف المجالات العلمية - من بيولوجيا الخلية إلى أنظمة الكمبيوتر - بخبراء إضافيين من قسمهم، في مجال التصوير المجهري وغيره من المجالات. لقد نجحوا معًا في تطوير طريقة فريدة لتصوير مئات الآلاف من الخلايا الحية، والتحليل المحوسب لنشاطها.

في بداية البحث، كان العلماء يبحثون عن طريقة للعثور على حدود الخلايا وكذلك التمييز بين المناطق المختلفة داخل الخلية. ولتحقيق هذه الغاية، قاموا بإدخال جينين متألقين في جينوم الخلايا السرطانية: جين واحد يلون البروتين الذي أرادوا دراسة دوره وطريقة نشاطه، وجين آخر يلون نواة الخلية وخطوطها العريضة. أتاحت هذه الطريقة تكليف الكمبيوتر بتحديد تنظيم وديناميكية البروتينات التي تتم دراستها في الخلايا الطبيعية، والانحرافات عن هذا السلوك في الخلايا السرطانية - في وجود أو عدم وجود أدوية العلاج الكيميائي. وتمكنت طريقة التصوير والتحليل المحوسبة الجديدة من تتبع حركة البروتينات، واكتشاف التغيرات في موقعها داخل الخلية مع مرور الوقت.

وعلى الرغم من كفاءة العملية المحوسبة، إلا أن الفريق استغرق عدة سنوات من العمل لاستكمال البحث، قاموا خلالها بمسح نشاط أكثر من ألف بروتين. تم وضع علامة على كل بروتين في الخلايا السرطانية، وتم تصويره لمدة 72 ساعة، على فترات زمنية قصيرة. وبعد الـ 24 ساعة الأولى، أضاف الباحثون دواءً للعلاج الكيميائي، وقاموا بمراقبة استجابة الخلايا السرطانية. أسفرت نتائج التجارب عن مكتبة غنية تتضمن الخلايا السرطانية المُصنفة، ومقاطع فيديو، وعمليات محاكاة وبيانات حول سلوك البروتينات في الخلايا الفردية - وهو كنز قيم سيكون بمثابة أساس لأبحاث السرطان في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك، حدد الباحثون بروتينين مشبوهين، يبدو أنهما مرتبطان بقدرة الخلايا السرطانية على البقاء "تحت نار" العلاج الكيميائي.

واكتشف العلماء أنه في حين أن معظم البروتينات تتصرف بشكل مماثل في جميع أنواع الخلايا، فإن مجموعة صغيرة منها - حوالي خمسة بالمائة - تتصرف بشكل غير متسق وغير متوقع. تم العثور على اختلافات في سلوك البروتينات حتى في نفس الخلايا وعند تعرضها لنفس الدواء. هذه البروتينات، التي لها التواجد المزدوج، حصلت على لقب "البروتينات ثنائية النسق".

وفي وقت لاحق، تحقق العلماء مما إذا كان من الممكن أن يكون من بين البروتينات ثنائية النسق بعض البروتينات التي تساعد على بقاء الخلايا السرطانية. لقد وجدوا اثنين من هذه البروتينات. واحد منهم، يسمى DDX5، هو بروتين متعدد الأغراض مسؤول، من بين أمور أخرى، عن تحفيز إنتاج العديد من البروتينات الأخرى. ويلعب البروتين الثاني، RFC1، أيضًا أدوارًا متنوعة في الخلية، ومن بين أشياء أخرى يشارك في إصلاح الضرر الذي يلحق بالمادة الوراثية. وعندما قام الباحثون بمنع إنتاج هذين البروتينين في الخلايا السرطانية، تحسنت فعالية دواء العلاج الكيميائي بشكل كبير.

طالب البحث أرييل كوهين: "تمنحنا هذه الطريقة رؤى مهمة حول الآليات التي تستجيب بها الخلايا السرطانية للعلاج الكيميائي. لقد تمكنا من تحديد أهداف جديدة محتملة للأدوية المستقبلية، واكتشفنا أيضًا تدابير قد تحسن فعالية الأدوية الموجودة اليوم."