Info Seputar Kesehatan

Percobaan dan pemodelan mengungkapkan bagaimana tumor menjaga keseimbangan seluler

pada kanker, tumor yang tidak seragam: mereka lebih seperti masyarakat yang kompleks, masing-masing dengan keseimbangan yang unik dari jenis sel kanker yang memainkan peran yang berbeda. Memahami ini "struktur sosial" dari tumor sangat penting untuk keputusan pengobatan di klinik karena jenis sel yang berbeda mungkin sensitif terhadap obat yang berbeda. Sebuah teori umum adalah bahwa tumor adalah masyarakat hierarkis, di mana semua sel kanker turun dari diri memperbaharui sel-sel induk kanker khusus. Pandangan ini memprediksi bahwa membunuh sel induk kanker mungkin cukup untuk menghapus kanker.

Temuan baru oleh para ilmuwan di Institut Broad dari Harvard dan MIT dan Whitehead Institute, bagaimanapun, arahkan ke masyarakat yang lebih didesentralisasi, dengan sel-sel kanker dapat interconvert antara berbagai jenis. Hasil ini memiliki implikasi potensial untuk pengobatan tumor, khususnya, yang menyerang sel-sel kanker batang saja mungkin tidak cukup untuk melawan kanker.

Penelitian, yang muncul dalam edisi 19 Agustus Cell, dipimpin oleh Direktur Luas dan penulis senior Eric Lander dan penulis pertama Piyush Gupta, anggota Whitehead Institute dan asisten profesor biologi di Massachusetts Institute of Technology yang melakukan pekerjaan ini sebagai peneliti postdoctoral di lab Lander. Penelitian ini menggabungkan bukti eksperimental dan pemodelan matematika untuk menunjukkan bagaimana kanker menjaga keseimbangan selular mereka yang unik.

Pandangan umum adalah bahwa tumor memiliki sel induk kanker yang berperilaku seperti sel-sel induk dalam perkembangan normal - di atas hirarki jenis sel, sehingga menimbulkan keduanya lebih sel induk kanker dan sel anak jenis lain. "Gagasan adalah bahwa satu-satunya cara sel induk terjadi adalah dengan pembaruan diri. Pekerjaan kami mengatakan bahwa analogi mungkin salah, "kata Lander.

Pekerjaan baru menunjukkan kemungkinan alternatif: bahwa sel-sel kanker tidak tetap sama sekali, tapi itu, pada suatu titik waktu tertentu, mereka ada di salah satu dari beberapa fenotipik "negara" dan negara-negara dapat interconvert. Dibandingkan dengan tradisional satu arah hirarki sel induk kanker, dalam model ini alternatif baru, sel nonstem lebih dibedakan dapat kembali menjadi sel stemlike. "Itu bukan masyarakat hierarkis sama sekali," kata Lander. "Sel tidak dilahirkan ke dalam gilda abad pertengahan, mereka dapat mengubah pekerjaan."

Bekerja dengan baris sel kanker dibiakkan di laboratorium, para ilmuwan telah mengamati bahwa sama seperti kanker padat cenderung ke arah proporsi tertentu negara sel, baris sel in vitro juga menetap ke dalam keseimbangan, atau ekuilibrium. "Kami ingin memahami bagaimana sel kanker secara stabil mempertahankan proporsi karakteristik negara-negara yang berbeda untuk waktu yang lama," kata Gupta. Pemahaman yang lebih baik dari mekanisme pengendalian keseimbangan yang bisa memberikan gambaran yang lebih jelas tentang sifat kanker pada tingkat sel.

Untuk mengkarakterisasi bagaimana kanker mempertahankan keseimbangan seluler, para peneliti mempelajari dua baris sel kanker payudara yang berbeda dan diperiksa tiga negara sel yang berbeda yang mirip dengan jenis sel epitel payudara normal, yang dikenal sebagai basal, luminal, dan stemlike.

Tim diurutkan jenis sel yang berbeda satu sama lain dan kemudian tumbuh populasi yang relatif murni mereka selama enam hari. Hebatnya, masing-masing dari tiga populasi cepat kembali ke keseimbangan yang sama - dan populasi sel nonstem dihasilkan sel stemlike baru. "Bahkan ketika Anda menyortir populasi yang relatif murni, Anda dengan cepat mendapatkan kembali keseimbangan yang sama," kata Lander.

Kembalinya proporsi ekuilibrium terjadi begitu cepat sehingga tidak dapat karena tingkat pertumbuhan yang berbeda dari jenis sel yang berbeda, tetapi harus bukannya disebabkan oleh sel-sel mengubah negara mereka.

Para penulis menunjukkan bahwa proses dapat dimodelkan - dan akurat diprediksi - menggunakan alat matematika yang disebut model Markov, di mana sel-sel mengubah negara mereka secara independen satu sama lain. Meskipun proses ini sepenuhnya terdesentralisasi, dengan cepat kembali ke keseimbangan yang sama.

Anehnya, model memprediksi bahwa sel nonstem dapat mengkonversi ke dalam sel stemlike. Tim kemudian menunjukkan eksperimental bahwa sel-sel stemlike memang muncul dengan cepat di sub-populasi yang diurutkan. Berbeda dengan pandangan tradisional satu arah sel induk kanker, temuan memberikan bukti kuat bagi pandangan alternatif sel kanker dan sel-sel kanker batang fleksibel entitas yang bisa mengubah keadaan.

Model ini juga menyediakan kerangka kerja kuantitatif untuk membantu memprediksi dampak gangguan genetik, intervensi terapi yang potensial, atau tekanan eksternal lainnya pada populasi sel kanker.

Para peneliti sekarang harus menguji apakah sel-sel tumor yang tumbuh pada pasien menunjukkan properti-properti yang sama serta memahami mekanisme selular dimana sel-sel dapat mengubah negara mereka.