Anche le cellule sperimentano la pressione dei pari.
Gli scienziati hanno studiato a lungo i dettagli delle cellule tumorali per saperne di più sulla malattia, ma stanno sempre più scoprendo che le cellule non cancerose vicino alle cellule tumorali esercitano una forte influenza sulla traiettoria di un tumore.
“Non tutte le cellule in un tumore sono cellule tumorali – non sono nemmeno sempre il tipo di cellule più dominanti”, ha affermato la plevrite di Sylvia, PhD, presidente del Dipartimento di Scienze dei dati biomediche di Stanford Medicine. “Esistono molti altri tipi di cellule che supportano i tumori.”
Per catturare meglio l’intero quadro delle posizioni e delle interazioni delle cellule, la plevrite e un team di ricercatori hanno sviluppato qualcosa che chiamano il “colocatome” (pronunciato co-localizzate). Modellato dopo la nomenclatura che descrive altre classi di molecole e sfaccettature della biologia umana (le informazioni collettive sui geni sono chiamate il genoma; proteine, il proteoma; metaboliti, il metaboloma, ecc.) Il colocatoma documenta i dettagli delle cellule maligne sui loro vicini – quali sono quelle cellule e quanti di loro sono presenti.
“Abbiamo studiato cellule tumorali per così tanto tempo, ma il quadro è ancora incompleto”, ha affermato Gina Bouchard, PhD, istruttore di scienza dei dati biomedici. “Comprendere la biologia del tumore non riguarda solo le cellule tumorali; esiste un intero ecosistema che deve essere studiato. Le cellule tumorali hanno bisogno di aiuto per sopravvivere, resistere, prosperare e persino a volte morire.”
È stato pubblicato uno studio che descrive i risultati Comunicazioni naturali il mese scorso. Bouchard è l’autore principale e Plevritis è l’autore senior.
Mappatura dell’influenza
Le cellule tumorali dipendono sorprendentemente dall’ambiente circostante. A seconda della posizione, del tipo e della quantità di cellule non cancerose che circondano il tumore, il comportamento delle cellule può cambiare, sia attraverso una crescita più rapida, una ridotta suscettibilità ai farmaci o il maggiore metabolismo cellulare.
“Le domande che ci stiamo ponendo sono molto semplici. Vogliamo sapere chi sono i vicini per ogni cella. A chi piace chi? A chi non piace chi? È tutto su quali cellule tendono a stare insieme e quali raramente vengono trovate insieme”, ha detto Bouchard. Le cellule che si attirano a vicenda sono descritte come “colocalizzanti” mentre quelle che sembrano respingersi a vicenda formano “anticolocalizzazioni”. Quelle colocalizzazioni sono quindi legate allo stato del cancro – aggressivo, resistente, sensibile ai farmaci – e registrate nel colocatoma.
Il team ha sviluppato modelli sperimentali di carcinoma polmonare in laboratorio, quindi ha usato l’intelligenza artificiale per analizzarli, identificando le cellule non cancerose e il modo in cui si sono organizzati all’interno e intorno alle cellule tumorali. Hanno quindi confrontato le colocalizzazioni con quelle delle biopsie tumorali del paziente. Dopo aver mappato centinaia di configurazioni cellulari, hanno confermato che la maggior parte delle colocalizzazioni nei tumori del paziente primario sono osservati nei modelli sperimentali. (Quella sovrapposizione è la chiave, ha detto Bouchard. Significa che i modelli sono una rappresentazione preziosa e accurata di ciò che sta accadendo in qualcuno che ha il cancro ai polmoni.)
La ricerca passata della plevrite e di altri ha mostrato forti interazioni tra fibroblasti e cellule tumorali, ma esattamente come i fibroblasti interagiscono con le cellule tumorali non è chiaro. In un esperimento, la plevrite ha mostrato che le cellule tumorali polmonari muoiono quando sono state costrette a un tipo di farmaco antitumorale che si è incollate la crescita cellulare. Ma getta i fibroblasti nel mix e l’intero paesaggio cambia – letteralmente. La plevrite ha mappato i modelli tumorali trattati e ha visto che il post-trattamento, le cellule tumorali e i fibroblasti sono stati generalmente lasciati intatti nella stessa quantità. Ma si erano riorganizzati.
“Quella riorganizzazione spaziale sembra aver dato origine alla resistenza alla droga”, ha detto Plevritis, professore di William M. Hume nella School of Medicine. “Era come cambiare i mobili nella stanza, quindi trovare le uscite sono bloccate.”
Inseguire nuovi lead
Mentre il team continua a registrare mappe spaziali di tumori trattati e non trattati, sperano di sbloccare più configurazioni che aiutano i medici a indirizzare il motivo per cui alcuni tumori persistono dopo il trattamento. Idealmente, hanno affermato i ricercatori, il colocatome potrebbe fornire informazioni che guidano il trattamento del cancro del paziente: se una colocalizzazione specifica conferisce resistenza a un farmaco comune, ad esempio, i medici possono cercare un altro che potrebbe avere maggiori possibilità di lavorare. Sperano anche che le mappe di colocalizzazione genereranno ipotesi verificabili per descrivere aspetti della biologia del cancro che rimangono poco chiari.
Man mano che raccolgono più dati, il team prevede di utilizzare l’IA per identificare specifici motivi spaziali e creare cataloghi di mappe che corrispondono a diversi stati cellulari per una varietà di tumori. “Quindi possiamo iniziare a vedere se alcuni motivi spaziali sono condivisi tra tipi di cancro, indipendentemente da dove hanno origine nel corpo. Ciò potrebbe rivelare le regole universali del comportamento del tumore e guidare la progettazione di trattamenti più ampiamente efficaci”, ha affermato Plevritis. “È qualcosa di cui sono davvero entusiasta.”
Un ricercatore dell’Università di Oxford ha contribuito a questa ricerca.
Questo studio è stato finanziato dal National Institute of Health (sovvenzioni R25CA18093, U54CA274511 e K99CA255586) e Les Fonds de Rechherche du Québec.
Anche il dipartimento di dati biomedici di Stanford ha supportato il lavoro.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
