Harta Evoluției Cancerului Prin Studiul Cromozomilor

Cercetătorii de la Centrul de Cancer Moffitt au dezvăluit recent că au reușit să cartografieze modul în care celulele canceroase traversează diferite stări cromozomiale în timp, demonstrând că aceste schimbări nu sunt aleatorii. Studiul, publicat în Nature Communications, prezintă utilizarea unui nou instrument computațional denumit ALFA-K, care a descoperit că pierderile și câștigurile de cromozomi întregi modelează creșterea tumorii, iar evoluția cancerului urmează reguli măsurabile de adaptare ce pot fi folosite pentru a prezice evoluția cancerelor și, potențial, pentru a ghida tratamentele prin anticiparea schimbărilor cromozomiale înainte de apariția rezistenței la tratament.

„Cancerul evoluează. Pe măsură ce tumorile cresc, celulele lor fac constant greșeli în copierea și divizarea ADN-ului lor. Multe dintre aceste greșeli implică câștigul sau pierderea întregilor cromozomi. Acest lucru creează un amestec de celule canceroase cu diferite combinații de cromozomi în cadrul aceleași tumori,” a explicat Noemi Andor, PhD, autorul principal al studiului și membru asociat al Programului de Oncologie Matematică Integrată de la Moffitt. „Problema era că cercetătorii nu aveau o metodă fiabilă pentru a determina care dintre aceste combinații ajută celulele canceroase să supraviețuiască.”

Andor a menționat că noua metodă folosind ALFA-K reconstruiește modul în care celulele canceroase traversează stările cromozomiale în timp și identifică configurațiile care sunt favorizate de evoluție, arătând că „fără această înțelegere, progresia cancerului și rezistența la tratament pot părea imprevizibile. Lucrările noastre demonstrează că ele urmează reguli măsurabile.”

În acest studiu, echipa de la Moffitt s-a concentrat pe aneuploidie, pierderea sau câștigul întregilor cromozomi, care este prezentă în majoritatea tumorilor solide și modifică sute sau mii de gene simultan. Cercetătorii au observat că „aneuploidia oferă un substrat pentru evoluția tumorii”, modelând comportamentul celular printr-o serie de schimbări în expresia genelor și producția de proteine. Deși aneuploidia este adesea dăunătoare pentru celule, poate oferi și avantaje selective în anumite condiții genetice sau de mediu, contribuind la heterogenitatea tumorii și la supraviețuire.

Gândirea actuală în evoluția cancerului a presupus în mare parte că pierderile sau câștigurile de cromozomi în celulele canceroase au efecte fixe, sau că nivelul de fitness poate fi inferat din numărul de oncogene sau gene supresoare de tumori purtate pe un cromozom. „Toate aceste modele anterioare ale aneuploidiei nu reușesc să contabilizeze modul în care influențele de mediu și fundalul genomic impactează relația între cariotip și fitness,” au scris cercetătorii. Datorită numărului mare de configurații cromozomiale posibile, a fost o sarcină dificilă să se măsoare cum o configurație cromozomială modelează creșterea cancerului.

ALFA-K, prescurtat pentru Peisaje de Fitness Local Adaptativ pentru Cariotipuri Aneuploide, utilizează date longitudinale, la nivel de celulă unică, pentru numărul de copii pentru a reconstrui regiuni locale a ceea ce sunt cunoscute ca peisaje de fitness ale cariotipului.

„ALFA-K urmărește mii de celule individuale în timp, ținând cont de instabilitatea cromozomială continuă și reconstruiește peisaje de fitness locale,” a spus Andor. „Aceste peisaje de fitness ne oferă un instrument valoros pentru înțelegerea și anticiparea evoluției cancerului.”

Sursa: Inside Precision Medicine