اخبار علمی, مطالب
چگونه هزاران لنگر کوچک سلولهای ما را در جای خود نگه میدارند؟
بیشتر سلولهای بدن ما – اعم از استخوانی، ماهیچه‌ای یا لوزالمعده – در محل مناسب با کمک لنگرهای کوچک (که “چسبندگی کانونی” نامیده میشود) قفل شده‌اند. این لنگرهای قوی از زنجیره‌های پروتئینی برای پیوند سلول با کلاژن استفاده میکنند، پروتئینی که ساختار بدن ما را ایجاد میکند.
لنگرها به سلولها کمک میکنند تا ثابت بمانند و در بیشتر موارد در برابر اختلالات محیطی خود مقاومت میکنند اما اگر یک سلول به سلول سرطانی تبدیل شود، زنجیره میتواند شکسته شود و اجازه میدهد سرطان به سایر قسمتهای بدن گسترش یابد.
اکنون، برای اولین بار، تیمی از دانشمندان UNSW سیدنی پروتئین (یا پیوند) خاصی را در زنجیره‌ای که مسئول حفظ ارتباط است، پیدا کرده‌اند.
این یافته‌ها، که امروز در Nature Materials منتشر شده است، بر اساس درک ما از مکانیک سلولی است و میتواند به ارائه مسیرهای جدید برای تحقیقات سرطان کمک کند.
نویسنده اصلی این مطالعه و دکترای Scientia میگوید: ما پروتئینی را که برای عملکرد این پیوندها ضروری است شناسایی کرده‌ایم.در صورت شکست این پیوندها، سلول میتواند بیشتر مستعد حرکت و تهاجم به بافت‌ها مانند سرطان باشد.
دانشمندان قبلاً میدانستند که سرطان لنگرهای سلولها را به نوعی تضعیف میکند، اما آنها دقیقاً نمیدانستند که چگونه این اتفاق می‌افتد.
یکی از دلایلی که مطالعه این موضوع بسیار سخت بوده است اندازه کوچک زنجیره لنگر است: ضخامت آن فقط چند نانومتر است.
این تیم از میکروسکوپ تخصصی سه بعدی کرایو الکترون استفاده کردند(یک تکنیک تصویربرداری قدرتمند که از میکروسکوپ الکترونی برای ایجاد تصاویر با وضوح بالا از سلولها استفاده میکند) تا تروپومیوزین را به عنوان پروتئین کلیدی در زنجیره‌ای که لنگر را در محل خود نگه میدارد، شناسایی کنند. میکروسکوپ کرایو الکترون در حال حاضر قوی‌ترین تکنیک برای بررسی پروتئینهای داخل سلول است و سازنده آن برنده جایزه نوبل شیمی در سال 2017 شد.
پروفسور Peter Gunning نویسنده ارشد این مطالعه میگوید: این اولین بار است که ما واقعاً میتوانیم با جزئیات ببینیم زنجیره لنگر چگونه است. این تیم یافته‌ها را در واحد میکروسکوپ الکترونی انجام دادند و اولین کسانی هستند که از این تکنیک برای بررسی این زنجیره‌های تروپومیوزین استفاده کردند.
محققان با مقایسه سلولهای طبیعی با سلولهای بیماران مبتلا به سرطان استخوان و سلولهای سرطانی ایجاد شده در آزمایشگاه، نقش تروپومیوزین در زنجیره لنگر را مشخص کردند. سپس آنها سعی کردند تروپومیوزین را به سلولهای سرطانی برگردانند در کمال تعجب، لنگرها دوباره توانستند به هم متصل شوند.
یکی از محققان میگوید: با نگاه به آینده، ما میخواهیم یاد بگیریم که آیا میتوانیم از این دانش برای کاهش تهاجم به سلولهای سرطانی استفاده کنیم. در کوتاه مدت، ما میتوانیم از این اطلاعات استفاده کنیم تا دریابیم آیا سرطان مستعد ابتلا به متاستاز است، یعنی حرکت در سراسر بدن. در دراز مدت، ما میتوانیم آن را به عنوان یک هدف بالقوه در درمان سرطان در نظر بگیریم.
پروفسور Gunning و نویسنده ارشد پروفسور Edna Hardeman ، که 40 سال در این زمینه تحقیق کرده‌اند، میگویند این یک نقطه عطف در درک مکانیک سلولها است. این چیزی است که اساساً برای ما یک کار عمری بوده است: درک اصول معماری سلولها.
یک هدف بالقوه برای تولید دارو
حدود 30 درصد بدن از کلاژن تشکیل شده است، چیزی که “ماتریکس” نامیده میشود. ماتریکس مانند داربستی است که در استخوانها، رباطها، ماهیچه‌ها و پوست ما وجود دارد. تقریباً در همه جای بدن وجود دارد. به غیر از سلولهایی که در بدن ما حرکت میکنند، مانند سلولهای موجود در خون، ماتریکس کلاژن خانه اکثر سلولها از جمله سلولهای سرطانی را تشکیل میدهد.
سرطان لوزالمعده یکی از معدود سرطانهایی است که میتواند این ماتریکس را به نفع خود با ایجاد “مانع” در اطراف تومور تغییر دهد. این مانع به عنوان یک مکانیسم دفاعی عمل میکند و کار را برای درمانهای سرطانی مثل شیمی درمانی و ایمونوتراپی در برابر از بین بردن سلولهای سرطان سخت میکند.
این تومور فیبروبلاست‌های مرتبط با سرطان لوزالمعده (یا PCAFs)-سلولهای اطراف تومور که توسط زنجیر لنگر انداخته شده-را مجبور میکند تا این سد دفاعی را بسازند. اما اکنون که دانشمندان پروتئینهای لنگر و زنجیره سلول را شناسایی کرده‌اند، میتوانند این پروتئینها را به عنوان اهداف آینده برای درمان‌هایی که میتوانند این سد را از بین ببرند، کشف کنند.
پروفسور Hardeman میگوید: ما تشخیص داده‌ایم که نوع پروتئین دخیل در زنجیره، تروپومیوزین، دارو پذیر است. این بدان معناست که ممکن است مهار کننده‌های مولکول کوچک یا داروهایی ایجاد شوند که در واقع بتوانند به این پروتئینها حمله کنند.
پروفسور Hardeman میگوید به احتمال زیاد این داروهای احتمالی آینده در کنار درمانهای سرطان تحویل داده میشوند، بنابراین این داروها میتوانند موانع را به طور موقت بی‌ثبات کنند در حالی که درمان سرطان کار خود را انجام میدهد.
در حالی که یافته‌ها دلگرم کننده هستند، محققان میگویند این بدان معنا نیست که داروهای مناسب برای استفاده در چند سال آینده در دسترس خواهد بود. ما درک درستی از زیست شناسی داریم، اما پیش بینی اینکه آیا میتوانیم از آن به درمان یک بیمار برسیم دشوار است. ما میتوانیم ببینیم مسیر چگونه است، اما از جدول زمانی مطمئن نیستیم. به احتمال زیاد در آینده نزدیک – به طور بالقوه در دو یا سه سال آینده – پروتئین موجود در زنجیره، تروپومیوزین، میتواند به دانشمندان کمک کند تا پیش بینی کنند که کدام سرطانها سریعتر گسترش می‌یابند.
همانطور که ما بر روی مکانیسمهای زمینه‌ای سرطان کار میکنیم و نشانگرهای زیست شناسی سلولهای سرطانی خود را گسترش میدهیم، کشف ما به توسعه تشخیص شخصی برای سرطان می‌افزاید.
