Do trenutka kada je rak dijagnostikovan, mnogo toga se već dogodilo iza kulisa. Iako se karcinomi klasifikuju u rane i kasne stadijume u kliničke svrhe, čak i tumor u „ranoj“ fazi je rezultat mnogih prethodnih, neotkrivenih ćelijskih i molekularnih promena u telu.
Sada su naučnici sa Medicinskog fakulteta u Jejlu (ISM) i njihovi saradnici uhvatili detaljan uvid u neke od tih najranijih promena, koristeći moćnu mikroskopiju visoke rezolucije za praćenje prvih karcinoma koji izazivaju fizičke promene u ćelijama kože miša.
Proučavajući miševe koji nose mutaciju koja promoviše rak u svojim folikulima dlake, naučnici su otkrili da se najraniji znaci nastanka raka dešavaju u tačno vreme i na tačno određenom mestu u rastu folikula dlake ćelija kože miša. Dalje, otkrili su da se te prekancerozne promene mogu blokirati nekom vrstom leka poznatog kao MEK inhibitor.
Tim je predvodila dr Tianči Ksin, naučnik istraživanja genetike u ISM-u, a uključivali su Valentinu Greko, dr, Kerolin Volč Slejman, profesorku genetike na ISM-u i član Jejl centra za rak i Jejl centra za matične ćelije , i dr Sergi Regot, vanredni profesor molekularne biologije i genetike na Medicinskom fakultetu Džon Hopkins.
Rezultate svog istraživanja objavili su 30. aprila u časopisu Nature Cell Biology.
Naučnici su proučavali miševe koji razvijaju karcinom skvamoznih ćelija kože, drugi najčešći tip raka kože kod ljudi. Ovi miševi su genetski modifikovani sa mutacijom koja promoviše rak u genu zvanom KRAS, koji je među najčešće mutiranim onkogenima kod ljudi raka. Takođe je utvrđeno da KRAS mutacije izazivaju rak pluća, rak pankreasa i kolorektalni rak, između ostalog.
Rana promena koju su naučnici proučavali – rast malene, abnormalne kvržice u folikulu dlake – klasifikovana je kao predkancerogena abnormalnost. „Razumevanje ovih ranih događaja moglo bi nam pomoći da zapravo osmislimo pristupe za sprečavanje eventualnog nastanka raka“, rekao je Ksin, koji je bio prvi autor studije.
Iako se njihova studija fokusirala na rak kože, istraživači veruju da će principi koje su otkrili verovatno primeniti na mnoge druge vrste raka izazvane KRAS mutacijama, jer su osnovni geni i uključeni proteini isti u različitim tumorima.
Kao i kod ljudi, folikuli dlake miša neprestano rastu, odbacujući stare dlake i formirajući nove. Matične ćelije, koje imaju sposobnost da se razviju u mnoge druge vrste ćelija, pokreću veći deo ovog ciklusa obnove. Prethodne studije su otkrile da KRAS mutacije dovode do povećanja proliferacije matičnih ćelija u folikulima dlake, a pretpostavljalo se da je ovo značajno povećanje broja matičnih ćelija odgovorno za poremećaj prekanceroznog tkiva.
Da bi testirao ovu pretpostavku, tim je koristio specijalno projektovani oblik mutiranog KRAS-a koji su mogli da uključe u određeno vreme u ćelijama kože folikula dlake životinja. Ksin i njegove kolege koristili su metod mikroskopije poznat kao intravitalno snimanje, čije se ime odnosi na sposobnost tehnike da slika ćelije u visokoj rezoluciji kod žive životinje, kao i da označi i prati pojedinačne matične ćelije kod životinja.
Kada je KRAS mutacija pokrenuta, sve matične ćelije su brže proliferirale, ali predkancerogena kvrga se formirala samo na jednom određenom mestu u folikulu dlake iu jednoj fazi ciklusa rasta, što znači da ukupan veći broj ćelija verovatno nije čitava priča.
Uključivanje KRAS mutacije u folikulima dlake dovelo je do toga da se matične ćelije brže razmnožavaju, menjaju svoje migracione obrasce i dele se u različitim pravcima od ćelija bez mutacije koja promoviše rak.
Mutacija deluje na nizvodni protein poznat kao ERK. Ksin je uspeo da posmatra aktivnost ERK u realnom vremenu u pojedinačnim matičnim ćelijama kod živih životinja i otkrio je specifičnu promenu u aktivnosti tog proteina izazvanu mutacijom KRAS. Istraživači su takođe uspeli da zaustave formiranje predkancerozne kvrge koristeći MEK inhibitor, koji blokira aktivnost ERK-a.
Lek je zaustavio efekte mutacije na migraciju i orijentaciju ćelija, ali ne i na ukupnu proliferaciju matičnih ćelija, što implicira da je formiranje predkanceroznog stanja posledica ove prve dve promene, a ne pojačane proliferacije ćelija.
Praćenje efekata onkogene mutacije u realnom vremenu, kod žive životinje, jedini je način na koji su istraživači uspeli da otkriju ove principe. To je važno zato što se rak ne formira u vakuumu – on u velikoj meri zavisi od svog mikrookruženja da raste i održava se. Naučnici su takođe morali da prate ne samo ponašanje pojedinačnih ćelija, već i molekule unutar tih ćelija.
„Način na koji smo pristupili razumevanju ovih onkogenih događaja je da se zaista povežemo u različitim razmerama“, rekao je Greco. „Okvir i pristupi koje je dr Ksin koristio u saradnji sa dr Regotom omogućili su nam da se spustimo na molekularne elemente dok ih povezujemo sa razmerom ćelije i tkiva, na način koji nam daje rešenje za ove događaje koji su tako teški. učiniti izvan žive životinje“.
Zatim, istraživači žele da prate proces duže vreme kako bi videli šta se dešava nakon što se ta početna izbočina formira. Oni takođe žele da pogledaju druge događaje koji promovišu rak, poput upale, da vide da li se principi koje su otkrili primenjuju u drugim kontekstima.
