מיקרואורגניזם שופך אור חדש על עמידות לסרטן

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
X-ray_Promo1


ליצור פשוט, שוכן ימי, המכונה Trichoplax adhaerens יש כמה תכונות יוצאות דופן. האורגניזם יכול לסבול מינונים גבוהים במיוחד של קרינה שיהרגו את רוב צורות החיים האחרות. ל-T. adhaerens מאפיין מסקרן נוסף: היכולת להתנגד לסרטן.

במחקר חדש, אנג'לו פורטונאטו ועמיתיו מתארים את התנהגותו החריגה של T. adhaerens, כולל יכולתו לתקן את ה-DNA שלו גם לאחר נזקי קרינה משמעותיים ולחלץ תאים פצועים, שמתים מאוחר יותר.

הממצאים מקדמים חקירות מדעיות של מנגנוני דיכוי סרטן טבעיים לאורך החיים. תובנות שנאספו מההתאמות האבולוציוניות הללו עשויות למצוא את דרכן לטיפולים חדשים ויעילים יותר עבור הרוצח המוביל הזה. בשנה שעברה, יותר מ-600,000 אנשים איבדו את חייהם בגלל סרטן בארה"ב בלבד.

המיקרואורגניזם יוצא הדופן שנצפה במחקר החדש הוא צורתו ראשונית ומתרבה בקלות במעבדה. זה הופך את T. adhaerens לאורגניזם אטרקטיבי, המאפשר לחוקרים להתבונן בתהליכים בסיסיים של סבילות לקרינה, כמו גם במנגנונים הבסיסיים המנחים תיקון DNA, מוות מתוכנת של תאים ואמצעים טבעיים אחרים של עמידות לסרטן.

Fortunato הוא חוקר במרכז להתפתחות הסרטן באריזונה ובמרכז הביו-עיצוב למחשוב ביו, אבטחה וחברה באוניברסיטת אריזונה סטייט. הוא גם חוקר בבית הספר למדעי החיים של ASU.

קרלו מאלי, מחבר שותף של המחקר החדש הוא חוקר במרכז הביו-עיצוב למחשוב ביו, אבטחה וחברה ובמרכז למנגנוני האבולוציה וכן בבית הספר למדעי החיים של ASU. הוא מנהל מרכז אבולוציית הסרטן באריזונה.

ממצאי המחקר מופיעים בגיליון הנוכחי של כתב העת PLOS ביולוגיה.

פריצה לתוכנה של הטבע

אפשר לחשוב על התפתחות סרטן כצורה פרוורטית של אבולוציה בפעולה. כשם שמוטציה וברירה טבעית פועלות לאורך זמן כדי לחדד את ההסתגלות של מינים לסביבתם ולשפר את סיכויי ההישרדות שלהם, כך תהליכים אלו יכולים לספק לתאים הסרטניים חבילת כלים, המאפשרים להם לפרוח, לחמוק ממערכת החיסון של הגוף, להתרבות ולהתרבות. להתפשט לאזורים אחרים.

היכולות האבולוציוניות של הסרטן הופכות אותו לאויב אדיר. טיפולים קונבנציונליים, כולל הקרנות וכימותרפיה, מפעילים לחץ סלקטיבי על תאים סרטניים, ומעדיפים את אותן מוטציות שעוזרות לסרטן להשיג דריסת רגל, תוך חיסול תאים מתחרים, ולעתים קרובות נותנים לסרטן שלטון חופשי להמשיך בנתיב ההרס שלו.

סרטן הוא עקב אכילס של כמעט כל החיים הרב-תאיים על פני כדור הארץ. מוטציות בתאים יכולות להיווצר עקב טעויות העתקת DNA במהלך חלוקת התא וכן עקב חשיפה של תאים לקרינה או למוטגנים אחרים, מה שעלול לגרום לשינויים גנטיים תורשתיים.

טקטיקת המלחמה בסרטן של הטבע

מאז הגעתם של חיים רב-תאיים לכדור הארץ לפני למעלה מ-3 מיליארד שנים, הטבע נאלץ להתמודד עם תאים הדוחים את המסגרת השיתופית שדרישות הרב-תאיות. תאים סוררים כאלה שולטים משאבים בתוך הגוף לעצמם ומתרבים בצורה בלתי מבוקרת. זה סרטן.

אולם המחלה האיומה אינה משפיעה על כל החיים באופן שווה. חלק מהאורגניזמים מצליחים להימלט עם שיעורי סרטן נמוכים במיוחד, בעוד שמינים אחרים נוטים מאוד לסרטן. פתיחת המסתורין סביב הפערים הללו על פני עץ החיים הפכה לתחום מחקר מרכזי במאבק להבנת המחלה ולניהולה טוב יותר.

במהלך האבולוציה, כמה מינים פיתחו אמצעים רבי עוצמה לדיכוי סרטן. בדרך כלל, הם עושים זאת על ידי ניסיון למנוע את היווצרות מוטציות מלכתחילה, שיפור הנאמנות של מנגנוני העתקת DNA או על ידי תיקון DNA פגום, או שילוב כלשהו של אלה.

לעתים קרובות, גנים מכריעים הקשורים לסרטן נכנסים לתמונה. אחד מהם, גן מדכא גידולים המכונה TP 53, יכול לפעול לתיקון DNA פגום. היכן שלא ניתן לתקן את הרצף, הגן מורה לתא לעבור אפופטוזיס או מוות תאי, ומונע את שכפול המוטציה בדורות התאים הבאים. לווייתנים, שאחרת היו נוטים מאוד לסרטן בשל גודלם ואריכות החיים שלהם, נושאים עותקים מרובים של TP53 ויש להם שיעור נמוך מאוד של סרטן.

חידת ים

האורגניזם דמוי האמבה T. adhaerens הוא היצור הרב-תאי הפשוט ביותר שנמצא אי פעם על פני כדור הארץ. מאמינים שהוא התרחק מבעלי חיים אחרים לפני כ-800 מיליון שנה. תואר לראשונה בשנת 1883 והתגלה מחדש בשנת 1969, הוא יליד הים האדום ומים ממוזגים אחרים. החוקרים רצפו את הגנום המלא של T. adhaerens, מה שמאפשר חקירה מפורטת של הגנים שלו ותפקודם.

במחקר מוקדם יותר, Fortunato ועמיתיו הראו שלמרות הפשטות של T. adhaerens, בעל החיים מפגין התנהגות חברתית מורכבת, כולל שיתוף מזון והאכלה, למרות שלאורגניזם אין רקמת שריר, מערכת עיכול או עצבים.

גם מחזור החיים של T. adhaerens מעורב למדי. בתרביות תאי מעבדה, האורגניזם מתרבה באופן א-מיני אך עשוי להיות בעל יכולת רבייה מינית בטבע. מכיוון של-T. adhaerens יש קצב תחלופה גבוה של תאים והוא יכול לשרוד עשרות שנים, הוא נושא בדיקה אידיאלי לחקר סרטן. אפילו בקרב מינים עמידים לסרטן, נראה כי פלקוזונים כמו T. adhaerens הם חריגים. אף אחד מהמין הזה לא נצפה מעולם עם סרטן. המחקר החדש בוחן את העמידות המוגברת של האורגניזם לקרינה ברמה גבוהה ומנגנונים אפשריים של דיכוי סרטן.

מעיפים את הסרטן

שיטת הרבייה הא-מינית של T. adhaerens כוללת העברת תאים קיימים לפרטים חדשים. זה עלול להשאיר חיות כאלה פגיעות מאוד לסרטן, שעלול להתפשט באוכלוסייה. זו עשויה להיות הסיבה שהאורגניזם פיתח במקור אמצעי להוצאת תאים נפגעים, טרום ממאירים, באמצעות שחול.

באופן מסקרן, שחול תאים כאמצעי לדיכוי סרטן עשוי לפעול באורגניזמים מורכבים, כולל בני אדם. רוב סוגי הסרטן האנושיים מתרחשים ברקמות אפיתל כמו העור והמעי, שם שחול עשוי למלא תפקיד בסילוק הגוף מגידולים סרטניים.

המחקר מציין עם זאת, כי מנגנון זה של דיכוי סרטן באורגניזמים פשוטים כמו T. adhaerens עלול להשפיע בחזרה בבני אדם אם תאים שעברו מוטציה יחולצו לזרם הדם, יישארו בר קיימא ונדדו לחלקים אחרים בגוף.

בניגוד ליונקים, T. adhaerens יכול לעמוד בפני חשיפה עצומה לקרינה ולהחלים לחלוטין. הם עושים זאת באמצעות שילוב של אסטרטגיות. כאשר האורגניזמים נחשפים למינונים גבוהים של קרני רנטגן, הם מגבירים את הביטוי של גנים מסוימים הידועים כמעורבים בתהליך תיקון ה-DNA, כמו גם גנים הקשורים למוות תאים או לאפופטוזיס.

למרבה הפלא, הוכח שכמה T. adhaerens סובלים 218.6 Gy של קרינה. (Gy, עבור יחידות אפורות, הוא מדד לקרינה מייננת.) לשם השוואה, רק 3-7 Gy של קרינה גורם נזק חמור לתאי יונקים. מינון של 6 Gy הוא בדרך כלל קטלני לבני אדם.

למרות שקרינה גבוהה גרמה לנזק קטסטרופלי ל-DNA של T. adhaerens, כוחות תיקון ה-DNA של החיה אפשרו לאורגניזם להתאושש מהתקיפה. למרות שלא כל הפרטים שרדו את המינונים הגבוהים ביותר של קרינה, אלו שכן הצליחו לאכלס מחדש את התרבות לאחר 30 יום של חשיפה ל-218.6 Gy. סך של 74 גנים באו לידי ביטוי יתר משמעותי ב-T. adhaerens בעקבות חשיפה לקרינה.

באמצעות שילוב של תיקון DNA אגרסיבי ופליטת תאים פגומים, T. adhaerens עוסקים בהתחדשות גופנית מתמשכת, ומשאירים אותם נקיים מסרטן. הבנת מנגנונים כאלה עשויה לדרבן שיטות חדשות למניעה וטיפול במחלה בבני אדם. גנים אחרים שטרם התגלו ממלאים כנראה תפקיד בהתנגדות המדהימה של T. adhaerens לסרטן, מה שהופך את היצור הזעיר הזה לאוצר של מידע.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-12-23 17:14:32

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר