Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Mengambil kanser: model tumor pepejal 3-D menerangkan evolusi kanser

Anonim

Mereka adalah antara alat yang paling berkuasa untuk menumpahkan cahaya baru ke atas pertumbuhan dan evolusi kanser, tetapi model matematik penyakit selama bertahun-tahun telah berhadapan sama ada atau tidak.

iklan


Walaupun model telah dibangunkan yang menangkap aspek spatial tumor, model-model tersebut biasanya tidak mengkaji perubahan genetik. Sementara itu, model bukan spatial, secara lebih tepat menggambarkan evolusi tumor, tetapi bukan struktur tiga dimensi mereka.

Kerjasama antara Universiti Harvard, Edinburgh, dan Johns Hopkins termasuk Martin Nowak, Pengarah Program untuk Dinamika Evolusi dan Profesor Matematik dan Biologi di Harvard, kini telah membangunkan model tumor pepejal pertama yang mencerminkan kedua-dua bentuk tiga dimensi mereka dan evolusi genetik. Model baru menjelaskan mengapa sel-sel kanser mempunyai jumlah mutasi genetik yang mengejutkan yang sama, bagaimana mutasi pengemudi menyebar melalui seluruh tumor dan bagaimana rintangan dadah berevolusi. Kajian ini diterangkan dalam makalah 26 Ogos di Alam .

"Sebelum ini, kami dan orang lain kebanyakan menggunakan model bukan ruang untuk mengkaji evolusi kanser, " kata Nowak. "Tetapi model-model ini tidak menggambarkan ciri-ciri ruang tumor pepejal. Sekarang, buat kali pertama, kita mempunyai model komputasi yang boleh melakukan itu."

Wawasan utama model baru, Nowak berkata, adalah keupayaan sel untuk berhijrah ke dalam negara.

"Mobiliti selular membuat kanser berkembang dengan cepat, dan ia menjadikan kanser homogen dalam arti bahawa sel-sel kanser berkongsi satu set mutasi yang mutlak. Ia bertanggungjawab untuk evolusi pesat rintangan dadah, " kata Nowak. "Saya percaya bahawa keupayaan untuk membentuk metastasis, yang sebenarnya membunuh pesakit, adalah akibat pemilihan migrasi tempatan."

Nowak dan rakan-rakannya, termasuk Bartek Waclaw dari University of Edinburgh, yang merupakan pengarang pertama kajian itu, Ivana Bozic dari Harvard University dan Bert Vogelstein dari Johns Hopkins University, yang menetapkan untuk memperbaiki model yang lalu, kerana mereka tidak dapat menjawab kritikal soalan tentang seni bina ruang evolusi genetik.

"Majoriti model matematik pada masa lalu menghitung jumlah sel yang mempunyai mutasi tertentu, tetapi bukan susunan ruang mereka, " kata Nowak. Memahami bahawa struktur spatial adalah penting, katanya, kerana ia memainkan peranan penting dalam bagaimana tumor tumbuh dan berkembang.

Dalam sel-sel model ruang, bahagikan hanya jika mereka mempunyai ruang untuk berbuat demikian. Ini mengakibatkan pertumbuhan perlahan kecuali sel-sel boleh berhijrah secara tempatan.

"Dengan memberikan sel-sel keupayaan untuk berhijrah secara tempatan, " kata Nowak, "sel individu sentiasa dapat mencari ruang baru di mana mereka dapat membahagikan.

Hasilnya bukan hanya pertumbuhan tumor yang lebih cepat, tetapi model yang membantu menjelaskan mengapa sel-sel kanser berkongsi mutasi genetik yang luar biasa tinggi, dan bagaimana rintangan dadah dapat berkembang dengan pesat dalam tumor.

Ketika mereka membahagikan, semua sel - baik yang sihat dan kanser - mengumpul mutasi, kata Nowak, dan kebanyakannya disebut mutasi "penumpang" yang mempunyai sedikit kesan pada sel.

Walau bagaimanapun, dalam sel-sel kanser, kira-kira 5 peratus adalah apa yang dipanggil para saintis sebagai mutasi "pemandu" - perubahan yang membolehkan sel-sel membahagikan lebih cepat atau hidup lebih lama. Sebagai tambahan kepada pertumbuhan tumor yang pesat, mutasi tersebut membawa beberapa mutasi penumpang sebelumnya ke depan, dan sebagai hasilnya, sel-sel kanser sering mempunyai jumlah mutasi yang mengejutkan yang sama.

Begitu juga, rintangan dadah muncul apabila sel bermutasi menjadi tahan terhadap rawatan tertentu. Walaupun terapi yang disasarkan menghapus hampir semua sel lain, sel-sel tahan beberapa mula cepat meniru, menyebabkan kanser semula.

"Keupayaan penghijrahan ini membantu menjelaskan bagaimana mutasi pemandu dapat menguasai tumor, dan juga mengapa terapi yang disasarkan gagal dalam beberapa bulan setelah perlawanan bertahan, " kata Nowak. "Jadi apa yang kita ada ialah model komputer untuk tumor pepejal, dan ia adalah penghijrahan setempat yang sangat penting."

"Pendekatan kami tidak memberikan ubat yang ajaib untuk kanser." Kata Bartek Waclaw, "Walau bagaimanapun, ia menunjukkan kemungkinan cara memperbaiki terapi kanser. Salah satu daripada mereka boleh mensasarkan motilitas selular (iaitu penghijrahan setempat) dan bukan sekadar pertumbuhan sebagai terapi piawai."

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh Universiti Harvard . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.


Rujukan jurnal :

  1. Bartlomiej Waclaw, Ivana Bozic, Meredith E. Pittman, Ralph H. Hruban, Bert Vogelstein, Martin A. Nowak. Model spatial meramalkan bahawa pergerakan penyebaran dan sel had batas heterogenitas intratumour . Alam, 2015; DOI: 10.1038 / nature14971