Istraživači u Centru za istraživanje raka pankreasa Sol Goldman iz Centra za rak Johns Hopkins Kimmel razvili su tehniku 3D genomskog profilisanja za identifikaciju malih prekanceroznih lezija u pankreasu – nazvanih intraepitelne neoplazije pankreasa (PanIN) – koje dovode do jednog od najagresivnijih smrtonosnih karcinoma pankreasa.
Objavljeni 1. maja u časopisu Nature, rezultati pružaju najdetaljniju 3D mapu prekanceroznih lezija u ljudskom pankreasu do sada, postavljajući osnovu za buduće rano otkrivanje duktalnog adenokarcinoma pankreasa (PDAC) i drugih vrsta karcinoma pankreasa.
„Malo ljudi zapravo ne razvije rak pankreasa, tako da smo bili šokirani kada smo pronašli mnogo prekancera, ili PanIN-a, unutar normalnih regiona pankreasa“, kaže Laura Vood, dr, dr, vanredni profesor patologije i onkologije na Centar za rak Kimmel i Medicinski fakultet Univerziteta Džons Hopkins i jedan od starijih autora studije. „Ovo istraživanje naglašava ono što još ne znamo o normalnom starenju i postavlja fundamentalna pitanja o tome kako nastaje rak u ljudskom pankreasu.“
Istraživanje su zajedno vodili Alicia Brakton, DVM, Ph.D., postdoktorant na Medicinskom fakultetu Univerziteta Johns Hopkins, i Ashlei Kiemen, Ph.D., docentica patologije na medicinskom fakultetu.
Zbog njihove male veličine, PanIN-ove je teško otkriti i ne mogu se identifikovati tipičnim radiološkim pregledom. U klinici, to često znači da do trenutka kada pacijentima bude dijagnostikovan rak, kao što je PDAC, rak je već dostigao uznapredoval stadijum i metastazirao u druge organe.
Postojeće 2D histološke metode bojenja, tokom kojih se tkivo tanko iseče, boji i ispituje pod mikroskopom, daju samo ograničen pogled na PanIN, ostavljajući istraživače u mraku o njihovom poreklu i načinu na koji dovode do raka. Da bi bolje okarakterisali PanIN-ove, istraživači su razvili 3D pristup.
Nakon tankog sečenja i bojenja tkiva sa 38 normalnih uzoraka pankreasa na stotine uzastopnih 2D slajdova, istraživači su razvili CODA, cev za mašinsko učenje, za analizu i rekonstrukciju slika slajda u digitalne 3D slike.
3D rekonstrukcije su otkrile složene mreže međusobno povezanih PanIN-a sa prosečnim ukupnim opterećenjem od 13 PanIN-a po kubnom centimetru i rasponom od 1 do 31 PanIN-a po kubnom centimetru. Činilo se da pacijenti sa PDAC-om u drugim regionima pankreasa imaju veće opterećenje PanIN-om od onih sa neduktalnom bolešću, iako to nije bilo statistički značajno.
Istraživači su dalje istraživali osam uzoraka putem 3D vođene mikrodisekcije i DNK sekvenciranja specifičnih PanIN-a. Genomska analiza je otkrila da su mreže sastavljene od genetski različitih PanIN-a vođenih različitim mutacijama gena, kao što su mutacije u genu Kirsten sarkoma virusa pacova (KRAS), koji se nalazi u većini karcinoma pankreasa.
Otkriće da su višestruke prekancerozne lezije nastale kao rezultat nezavisnih mutacija je nešto što još nije viđeno u drugim organima, kaže Vud, „ali sada kada znamo da su PanIN-ovi tamo, možemo raditi na njihovom ciljanju, kao što je KRAS.“
Iako CODA još nije upotrebljiv u dijagnostičkom okruženju, među njegovim prednostima je to što se može primeniti na bilo koje tkivo, bolest ili modelni organizam, kaže Kimen.
„Ovo je samo početak“, kaže ona. „Želimo da nastavimo da istražujemo šta to znači u kontekstu drugih tkiva organa. Ako normalno tkivo ima hiljade PanIN-ova, kako onda da identifikujemo koji su klinički relevantni za bolest, a koji nisu?“
„Jedan od načina na koji možemo napraviti razliku za najveći broj ljudi sa rakom je prevencija, a bolje razumevanje ranih prekursora raka kroz detaljne i anatomske molekularne mape je prvi korak“, dodaje Vud. „Dok ne pogledate u 3D, ne znate šta propuštate.“
