Kύτταρα με barcode, μια πολλά υποσχόμενη ιατρική τεχνική

Κανείς δεν ήξερε πραγματικά γιατί ορισμένοι ασθενείς με χρόνια λεμφοκυτταρική λευχαιμία (CLL), αλλιώς γνωστή ως καρκίνος των λευκών αιμοσφαιρίων, υποτροπίασαν μετά τη θεραπεία και αρρώστησαν ξανά. Hταν απλώς κάποια καρκινικά κύτταρα ανθεκτικά; Η απροσδόκητη απάντηση σε αυτό το ερώτημα βρέθηκε χρησιμοποιώντας μια νέα τεχνική που οι ερευνητές αποκαλούν γραμμική κωδικοποίηση. Σύμφωνα με αυτή, η θεραπεία δεν στοχεύει πάντα τα σωστά κύτταρα.

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι ο καρκίνος δεν προέρχεται πάντα από τα ώριμα κύτταρα του μυελού των οστών από όπου εντοπίζεται και η βιβλιογραφία αναφέρει ότι προέρχεται. Αντίθετα, για ορισμένους ασθενείς μπορεί να προέρχεται από τα πρωτόγονα κύτταρα του μυελού των οστών, τα βλαστοκύτταρα, τα οποία δημιουργούν όλα τα λευκά και ερυθρά αιμοσφαίρια του οργανισμού. Αυτά τα κύτταρα, τα οποία δεν επηρεάζονται από τη χημειοθεραπεία, μπορούν να γεννήσουν νέα καρκινικά κύτταρα, προκαλώντας υποτροπή. Η ανακάλυψη είναι ένα από τα πρώτα αποτελέσματα της μεθόδου γραμμικής κωδικοποίησης, η οποία βοηθά στη μελέτη της προέλευσης του καρκίνου και άλλων ασθενειών.

Η μέθοδος λειτουργεί σημειώνοντας μεμονωμένα κύτταρα με μια σφραγίδα που μεταβιβάζεται σε όλους τους απογόνους ενός κυττάρου, όπως θα έκανε και ένα barcode. Οι ερευνητές μπορούν να κοιτάξουν ένα κύτταρο, να σημειώσουν τον γραμμικό κώδικά του και να ανιχνεύσουν τη γενεαλογία του στους γονείς, τους παππούδες, τους προπαππούδες του επειδή κάθε κύτταρο που προέκυψε από το αρχικό με τον γραμμικό κώδικα φέρει την ίδια σφραγίδα.

Για την έρευνά του, ο δρ Ζον σημάδεψε μεμονωμένα βλαστοκύτταρα μυελού με διαφορετικά χρώματα στα μικροσκοπικά, διαφανή ψάρια-ζέβρες.

Η τεχνική αυτή αποκάλυψε ένα αναπάντεχο αποτέλεσμα στον δρα Λέοναρντ Ζον της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ, ο οποίος ήθελε να μελετήσει την κλωνική αιματοποίηση απροσδιόριστου δυναμικού, ή CHIP, μια κοινή αλλά δύσκολα κατανοητή πάθηση που είναι κοινή σε ηλικιωμένους και αυξάνει τον κίνδυνο για καρκίνο και καρδιακές παθήσεις. Η CHIP εμφανίζεται όταν οι απόγονοι ενός μόνο βλαστοκυττάρου του αίματος καταλαμβάνουν ολόκληρο ή ένα μεγάλο μέρος του μυελού των οστών, συμπιέζοντας άλλα βλαστοκύτταρα.

Για την έρευνά του, ο δρ Ζον σημάδεψε μεμονωμένα βλαστοκύτταρα μυελού με διαφορετικά χρώματα στα μικροσκοπικά, διαφανή ψάρια-ζέβρες. Το αποτέλεσμα έμοιαζε με αυτό που συμβαίνει στους ασθενείς – όταν τα ψάρια ήταν ενήλικα, τα μισά από τα αιμοσφαίριά τους ήταν μονόχρωμα, που σημαίνει ότι προέρχονταν από ένα μόνο βλαστοκύτταρο. Πώς όμως προήλθαν τα μισά κύτταρα από μόνο αυτό το κύτταρο; Η απάντηση ήταν μία έκπληξη. Τα κυρίαρχα κύτταρα εκκρίνουν τοξικές φλεγμονώδεις πρωτεΐνες. Αυτές οι πρωτεΐνες κατέστειλαν την ανάπτυξη άλλων βλαστοκυττάρων και τραυμάτισαν το περιβάλλον όπου αναπτύσσονται τα κύτταρα του μυελού. Ωστόσο, οι γονείς των βλαστοκυττάρων επέζησαν και συνέχισαν να παράγουν νέους απογόνους που εκκρίνουν τοξίνες. Η ομάδα βρήκε επίσης ένα γονίδιο στα μεταλλαγμένα κύτταρα που τους επέτρεπε να είναι ανθεκτικά στη φλεγμονή. Οταν μπλόκαραν αυτό το γονίδιο, τα μεταλλαγμένα κύτταρα δεν μπορούσαν πλέον να κυριαρχήσουν.
Ο βιολόγος βλαστοκυττάρων στο νοσοκομείο Boston Children’s Hospital, Φερνάντο Καμάργο, αντιμετώπισε ένα διαφορετικό ερώτημα: Γιατί οι τυπικές θεραπείες καρκίνου που μεταμοσχεύουν υγιή βλαστοκύτταρα μυελού των οστών από δότες είναι τόσο δύσκολες, αφήνοντας συχνά τους ασθενείς ευάλωτους σε σοβαρές λοιμώξεις; Οταν εκείνος και οι συνάδελφοί του κωδικοποίησαν γραμμικά τα κύτταρα μυελού ποντικιών, σημειώνοντας τα γενετικά με την τεχνική γονιδιακής επεξεργασίας CRISPR, ανακάλυψε ότι τα κύτταρα που όλοι αποκαλούσαν βλαστοκύτταρα δεν ήταν οι κύριοι συνεισφέροντες στην παραγωγή αίματος. Αντίθετα, ένα διαφορετικό σύνολο κυττάρων, τα οποία ονομάζει προγονικά κύτταρα, δίνει το μεγαλύτερο μέρος του αίματος σε ζωντανά ζώα. Σε μια μεταμόσχευση βλαστοκυττάρων, τόσο τα προγονικά κύτταρα όσο και τα υποτιθέμενα βλαστοκύτταρα μεταμοσχεύονται, αλλά τα προγονικά κύτταρα πεθαίνουν γρήγορα στο νέο περιβάλλον.

Nέο ερώτημα
Ενα νέο ερώτημα δημιουργείται: Γιατί τα προγονικά κύτταρα δεν επιβιώνουν από τη μεταμόσχευση; Ο δρ Καμάργο εξακολουθεί να αναρωτιέται ποια μπορεί να είναι η λύση αυτού του μυστηρίου. «Πιστεύαμε ότι γνωρίζαμε τα πάντα για τα βλαστοκύτταρα του αίματος. Προφανώς κάναμε λάθος». Η ιδέα της γραμμικής κωδικοποίησης κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης προήλθε από τον δρα Τζέι Σεντούρ και τους συναδέλφους του στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον. Αυτή η κατηγορία μεθόδων χαρακτηρίστηκε ως η ανακάλυψη της χρονιάς από το περιοδικό Science το 2018. Σήμερα υπάρχει μια ποικιλία μεθόδων γραμμικής κωδικοποίησης που κυμαίνεται από τα εμβρυϊκά έως τα καρκινικά και ώριμα κύτταρα. Για παράδειγμα, ο δρ Σεντούρ και οι συνάδελφοί του στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνιας χρησιμοποιούν γραμμικούς κώδικες σε ποντίκια με καρκίνο του παγκρέατος για να μελετήσουν την εξάπλωση των καρκινικών κυττάρων στο σώμα τους. Σύμφωνα με τον δρα Σανκαράν, του Νοσοκομείου Παίδων της Βοστώνης, η γραμμική κωδικοποίηση «έχει αρχίσει να μας δίνει μια εικόνα για τον καρκίνο την οποία δεν έχουμε ξαναδεί».

πηγή kathimerini