معلومة

هل من الممكن صنع خلية سرطانية لا تشفر أي مستضدات مستحدثة؟

هل من الممكن صنع خلية سرطانية لا تشفر أي مستضدات مستحدثة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لا تزال الخلية بها طفرات ، لكن هذه الطفرات تحدث فقط في التسلسلات غير المشفرة ، مثل المحفزات ، التي تدفع أكثر من التعبير عن الجينات الورمية الأولية وتقليل تنظيم الجينات الكابتة للورم. لذلك سوف تتكاثر الخلية بشكل لا يمكن السيطرة عليه ، لكنها لن تعبر عن أي مستضدات جديدة. هل ستكون هذه الخلية غير مرئية لجهازنا المناعي؟


تعتمد المراقبة المناعية للخلايا السرطانية على "إشارات" متعددة مشتقة من الخلايا السرطانية وبيئتها الدقيقة.

يجب أن أشير إلى الحمل الطفري للورم (الشكل 1). هناك نوع من النقاط التي يمكن أخذها في الاعتبار هنا وهي أن بعض المؤشرات لديها طفرات أقل وبالتالي أقل من المستضدات الجديدة من غيرها. عليك أيضًا أن تأخذ في الاعتبار مرحلة الورم. جمعت أورام المرحلة الرابعة طفرات أكثر من المرحلة الأولى / الثانية.

الشكل 1. انتشار الطفرية بالإشارة. يتنبأ الانتشار الأعلى بتردد المستضد الجديد أو الحمل الطفري لأنسجة السرطان. (1 ، 2)

من المثير للاهتمام الإشارة إلى الجزء السفلي من الشكل 1 حيث يوجد مؤلفو مذكرة مراجعة منفصلة لنا حيث يُعتقد أن الفصل بين العلاج المناعي التقليدي للحصار في نقاط التفتيش والعلاج المناعي CAR-T موجود. فقط للتثقيف قليلاً حول هذا الموضوع ، يستهدف حصار نقاط التفتيش الخلايا التائية ، وهي محركات قتل الخلايا المعتمدة على المستضد. تتسلل الخلايا التائية بشكل طبيعي إلى الورم أثناء تطوره ومحاولة شن هجوم. إحدى الطرق التي تستخدمها الأورام للتهرب من قتل الخلايا التائية هي من خلال المستضد المستمر ، والتعبير عن المستقبلات المثبطة وإفراز الجزيئات المثبطة. يستخدم العلاج المناعي عند نقطة التفتيش الأجسام المضادة ضد المثبط مستقبلات مثل PD-1 (Opdivo و Keytruda) ، إنه يجند PD-L1 و CTLA-4 (Yervoy) و Tim3 و Lag3 وما إلى ذلك. هذا يحاول رفع التأثير الملطف لهذه المستقبلات على الخلايا التائية حتى تتمكن من استئناف القتل. يتم دعم النموذج المعتمد على المستضد T أيضًا بمثل هذه المنشورات التي تبحث في حاجز نقاط التفتيش في إعداد تنوع الخلايا التائية النسيليّة وتؤكد أن (1) مجموعة متنوعة من استنساخ الخلايا التائية تؤدي إلى حصار ناجح لنقاط التفتيش ، و (2) الإثراء. من بعض الأنماط المستنسخة داخل المرجع ، من المفترض أن تكون الأنماط المستنسخة الخاصة بالمستضد ، تشير أيضًا إلى استجابة (3).

حتى أدناه هذه المؤشرات محاطة بدائرة باللون الأحمر ، ولا سيما الأنسجة ذات تردد المستضد الجديد المنخفض. الفكرة وراء خلايا CAR T هي أنه يمكنني الاستفادة من بيولوجيا الخلايا التائية ، لا سيما أن الخلايا التائية تتعرف على مستضد ذي مستقبلات وتقتل الخلية المستهدفة. لذلك ، بمجرد دعم العلاج المناعي بسرعة كبيرة ، لنفترض أن المريض يعاني من سرطان الجلد الذي يمكن أن يتكون من آلاف الطفرات ومئات من المستضدات الجديدة. هناك فرصة أكبر لأن يكون للخلية التائية المخترقة خصوصية لأي مستضد معين. إذن ماذا عن مريض الورم الأرومي الدبقي؟ قد يكون لديهم 10-20 مستضدات جديدة ، أو كما قلت ، قد لا يكون لديهم مستضدات جديدة ، على الأقل ليس لديهم أي مستضدات معينة من الخلايا التائية الخاصة بهم. لذلك قد لا يكون حصار نقاط التفتيش بهذه الفعالية. CAR تعني مستقبل المستضد الخيمري. إنه في الأساس جسم مضاد أحادي النسيلة ضد هدف واحد متصل برابط متصل بالمجال داخل الخلايا لمستقبل الخلية التائية. عادةً ما يتم استهداف الأورام الخبيثة الدموية مثل NHL مثل ورم الغدد الليمفاوية B- خلية كبيرة منتشرة لمستقبل الخلية B المعروف باسم CD19. لذلك كل ما عليك فعله هو جعل CAR CD19 خاصًا بك ونقل الخلايا التائية به بدلاً من مستقبلات الخلايا التائية الخاصة بها أو TCR. لذا فإن العملية الأساسية وراء CAR هي أنني أعزل الخلايا التائية الخاصة بك كما هو الحال مع مادة leukapheresis ، وأقوم بالعدوى الفطرية مع مضاد CD19 CAR الخاص بي ، ثم قم بالتوسيع ، والبث. يوجد منتجان CD19 CAR T مع معدلات استجابة رائعة في السوق (Kymriah ، YESCARTA). السبب الكامل لهذه الأشياء الجيدة هو أنه يمكننا توجيههم إلى أي مستضد نريده (بالطبع كن حذرًا بشأن المستضدات الذاتية ، انظر المناعة الذاتية).

الشكل 2. رسم تخطيطي للعلاج بالخلايا التائية CAR. (4)

نهج CAR T هو في الواقع لأن حمل المستضد الجديد منخفض أو غير موجود ، وهو ما يمثل مشكلة بالنسبة للخلايا التائية غير المعدلة، وبالتالي يمثل إشكالية في علاجات الرعاية القياسية مثل حاجز نقطة التفتيش.

على هذا النحو ، هناك طرق أخرى ، وخلايا أخرى يمكنها التعامل مع بعض التشوهات التي تسببها الأورام ككل. يتضمن ذلك وجود أنماط جزيئية مرتبطة بالخطر / الضرر (DAMPs) وتنظيم مستقبلات السطح ، على سبيل المثال ، بروابط مستقبلات NK مثل MIC.

الطريقة التي يعمل بها DAMPs هي أن بيئة من الجزيئات تفرزها الخلايا التالفة أو المتحولة ، مما يشير إلى خلايا الجهاز المناعي الفطري. واحدة من القضايا هي أن DAMPs تعزز بيئة ملتهبة. هذا يعني أنك تحصل على خلايا مناعية تتحقق من الموقف ، لكن بعض هذه الخلايا عبارة عن خلايا مناعية جيدة وبعضها "سيئ" (الخلايا الكابتة المشتقة من النخاع الشوكي (MDSC) ، أو الضامة M2 المرتبطة بالورم (TAM)) ، أو T - الخلايا التنظيمية (Treg)). هذه تثبط الاستجابة المناعية من خلال إطلاق السيتوكين المثبط مثل IL-10 ، والتعبير عن المستقبلات المثبطة مثل PD-L1.

الشكل 5. الجزيئات التي تفرزها البيئة المكروية للورم الالتهابي تساعد وتؤذي الاستجابة المناعية. (5).

ومن ثم فإن الفكرة وراء روابط NKR واضحة ومباشرة: تقوم الخلايا القاتلة الطبيعية (NK) بدوريات في جسمك بشكل روتيني بحثًا عن التشوهات ومرخص لها بقتل الخلايا غير الطبيعية. على سبيل المثال ، تعبر جميع الخلايا المنواة عن معقد التوافق النسيجي الرئيسي من الفئة الأولى (MHC-I) على سطحها. توجد أيضًا بعض المستقبلات مثل MIC على سطح الخلية التي تشغل المستقبلات على الخلايا القاتلة الطبيعية مثل NKG2D في محنة. إذن ماذا تفعل السرطانات؟ في بعض الأحيان يعبرون عن MIC المقطوع وبالتالي غير النشط ، ولا يعبرون عن معقد التوافق النسيجي الكبير ولكن أيضًا يعبرون عن مستقبلات مثبطة للخلايا القاتلة الطبيعية ، وهكذا دواليك.

يتم تلخيص كل شيء بشكل جيد في الشكل التالي حول التحفيز المناعي للسرطان (الشكل 7). لاحظ أنه بينما تعمل الأشياء بشكل طبيعي ، يمكن لجهاز المناعة التعامل مع حمل الورم. نظرًا لأن الميزان يميل ، وقد يكون هذا على سبيل المثال ، فإن استجابة الخلايا التائية الخاصة بك تحرر مستضدًا مناعيًا ولكنها لا تهتم بالورم بأكمله ، مما يؤدي إلى نمو لم تعد الخلايا التائية تستجيب له. عندما يحدث هذا ، يصبح السرطان غزويًا بشكل متزايد.

الشكل 7. التحفيز المناعي للسرطان. (7).

لذا فقط للتوضيح في النهاية ، ربما لا توجد حالة لا يستجيب فيها الجهاز المناعي على الاطلاق إلا إذا كان لديك علاج كيميائي دمر جهاز المناعة لديك. البيئات الالتهابية وحدها كافية لخلاياك المناعية لفحص الورم على الأقل. في الواقع ، ولا يمكنني العثور على الورقة الآن ، لكنني سأحاول ، حتى وجد الباحثون خلايا تائية ساذجة في البيئة المكروية للورم بسبب الالتهاب. يمكننا أيضًا أن ندخل في أورام "ساخنة" و "باردة" ، لكن هذا خارج النطاق هنا (النقطة الرئيسية ، أورام البرد ليست ملتهبة ومن المعروف أنها تحتوي على تسلل أقل للمناعة). لقد استخدمت العلاج المناعي كوسيلة لتوضيح وجهة نظري ، لاحظ أن هذه الإجابة لا تتعلق بالعلاج المناعي بل تتعلق بالهروب المناعي ونظرية الحمل الطفري.


لا ، حقًا ، لن تؤثر لقاحات mRNA على حمضك النووي

النسخة القصيرة: لا توجد طريقة معقولة لتغيير لقاحات الرنا المرسال الحمض النووي الخاص بك. سوف ينتهك بشكل أساسي كل ما نعرفه عن بيولوجيا الخلية.

لوديش إتش ، بيرك أ ، كايزر سي ، كريجر إم ، بريتشر أ ، بلوج إتش ، آمون أ ، مارتن ك.بيولوجيا الخلية الجزيئية. الطبعة الثامنة. نيويورك: W.H. فريمان 2016. الشكل 5-1

هذا الرقم مفيد لأنه يمكنك أن ترى بوضوح المقصورتين اللتين نهتم بهما: النواة ، التي تضم تقريبًا كل الحمض النووي (تمت مناقشة الاستثناء) ، والعصارة الخلوية ، حيث تحدث الترجمة.

لقد تلقيت مؤخرًا تدفقًا من الأسئلة حول كيف يمكننا التأكد حقًا من أن لقاحات الرنا المرسال لن تؤثر على حمضنا النووي. في رسالتي السابقة حول هذا الموضوع كتبت:

لوديش إتش ، بيرك أ ، كايزر سي ، كريجر إم ، بريتشر أ ، بلوج إتش ، آمون أ ، مارتن ك.بيولوجيا الخلية الجزيئية. الطبعة الثامنة. نيويورك: W.H. فريمان 2016. الشكل 13-37B الذي يوضح تصدير mRNA من النواة.

كان مصدر قلق آخر هو فكرة أن الرنا المرسال يمكن أن يغير بطريقة ما جينوم المضيف. سيكون هذا في الواقع رائعًا وسيكون ضخمًا للعلاج الجيني (ويمكنني أخيرًا أن أمنح نفسي أجنحة الخفافيش العملاقة التي لطالما أردتها) لكن هذا ليس كذلك. هذا مستحيل عادةً إلا إذا كان هناك أيضًا إنزيم النسخ العكسي الموجود الذي ينتج الحمض النووي من قالب الحمض النووي الريبي ، وهي طريقة عمل الفيروسات القهقرية. لا يوجد مثل هذا الخطر مع أي لقاح مرشح مرنا. لقاحات mRNA تعمل بالكامل داخل العصارة الخلوية للخلية - فهي لا تقترب من النواة حيث يوجد كل الحمض النووي. هذه في الواقع ميزة كبيرة للقاحات القائمة على الحمض النووي الريبي على الحمض النووي.

فلينت إس ، راشانييلو الخامس ، رال جي ، سكالكا أ ، إنكويست إل. مبادئ علم الفيروسات. واشنطن العاصمة: مطبعة ASM 2015. الشكل 5.23C الذي يوضح دورة الاستيراد النووي مع البروتينات الريبية للإنفلونزا كمثال. يتم التعرف على إشارات التعريب النووي من خلال importin-α الذي يقوم بعد ذلك بتجنيد importin-الذي يجند قاعدة GTPase صغيرة تسمى Ran. عند ربط الناتج المحلي الإجمالي ، يكون Ran قادرًا على نقل RNP عبر مجمع المسام النووي. سينفصل مجمع importins و Ran ، وسيتبادل عامل تبادل النوكليوتيدات الجوانين الناتج المحلي الإجمالي لـ GTP ، مما يسمح بتصدير Ran-GTP خارج النواة. يمكن لـ RanGAP-1 أو RanBPI ، 2 بعد ذلك تحفيز التحلل المائي لـ GTP إلى الناتج المحلي الإجمالي مما يسمح لـ Ran بربط استيراد آخر لبدء دورة الاستيراد مرة أخرى.

لقد قدمت هذا الرد في جزء كبير منه لأنني شعرت أن المناقشة التفصيلية للنسخ العكسي ، والاتجار النووي ، ومسار الالتقام ، وغيرها من الموضوعات الـ 11 الأخرى أو نحو ذلك في بيولوجيا الخلية المتقدمة التي سأضطر إلى استدعاؤها لإعطاء هذه الإجابة الدقيقة كانت معقدة للغاية ليكون مفيدًا للشخص العادي الذي يريد أن يعرف ببساطة ما إذا كان هذا ممكنًا أم لا. ومع ذلك ، كانت لدي مجموعة من الأسئلة حول "ماذا لو" فيما يتعلق بالفيروسات القهقرية أو الفيروسات الكبدية (التهاب الكبد B) ، ويمكنني أن أقر بأن هذه الإجابة لا تعالج ذلك ، لذلك سأحاول هنا الإجابة على ذلك بشكل صريح وبأقل قدر من التعقيد أنا قادر.

لتبسيط المناقشة لتجنب الاضطرار إلى شرح مراحل طبقات الفسفوليبيد الثنائية والتركيب الجزيئي للجسيمات النانوية الدهنية من حيث صلتها بالاستقرار (تمت مناقشته في 1 ، 2 ، 3 ، 4) ، سأطلب من القراء أن يأخذوا هذا الرنا المرسال كأمر مسلم به يتم تطعيم اللقاحات وتحريرها (وهذا) في سيتوبلازم الخلية.

أولاً ، لكي يؤثر mRNA على الحمض النووي الخاص بك ، نحتاج على الأقل إلى إثبات أنه سيحتاج إلى الوصول إلى الحمض النووي المعني. هناك نوعان من المقصورات الفرعية الخلوية حيث يمكن تحقيق ذلك. الأولى هي النواة ، فلنبدأ بمناقشة تهريب البضائع في النواة. نواة الخلية عبارة عن حجرة معزولة بها مجمعات مسامية (NPCs) تفرض قيودًا على حجم الجسيمات التي يمكن أن تدخل بحرية. يتم نقل الحمض النووي الريبي بسهولة للخارج حيث يحدث النسخ داخل النواة ولكن الريبوسومات المطلوبة لإنتاج البروتينات موجودة في العصارة الخلوية أو على الشبكة الإندوبلازمية الخشنة. تتم هذه العملية بواسطة عدة بروتينات ملحقة يمكنك رؤيتها على يمينك. لاحظ مع ذلك أنه لا يوجد أي ظرف فسيولوجي قد يحتاج فيه المرء إلى الحمض النووي الريبي من العصارة الخلوية ليتم نقله مرة أخرى إلى النواة. يتم تصنيع الحمض النووي الريبي داخل النواة. يجب أن يكون للفيروسات التي لها مرحلة نووية في دورة تكرارها حيلًا مختلفة لتتمكن من السماح بدخول حمولة الحمض النووي الريبي الخاصة بها. على الرغم من أن الحمض النووي الريبي (RNA) لا ينتقل بسهولة إلى الخلايا ، إلا أن البروتينات يمكن أن تنتقل. يحدث هذا عبر شبكة من البروتينات تسمى importins (انظر الشكل 5-23C على اليمين). البروتينات التي تحتوي على تسلسل الأحماض الأمينية يسمى تسلسل التوطين النووي (NLS هناك نوعان شائعان) قادرة على ربط الواردات ، والتي يمكنها بعد ذلك نقلها عبر مجمع المسام النووي كما هو موضح على اليمين. غالبًا ما تحتوي فيروسات RNA على دورات تكرار لا تتطلب الوصول إلى النواة ، ولكن هناك بعض الاستثناءات. فيروسات الإنفلونزا على سبيل المثال هي فيروسات RNA التي ترتبط جينوماتها ببروتينات الريبونوكليوبروتينات ، وتعبر هذه البروتينات النووية عن إشارات التوطين النووي التي تسهل دخول الحمض النووي الريبي الخاص بها إلى النواة. من ناحية أخرى ، لا ترتبط لقاحات mRNA بأي بروتينات. بمجرد دخول العصارة الخلوية ، يصبح الرنا المرسال عارياً ويتعرض للبيئة القاسية للريبوسومات والنوكليازات الخارجية التي تدمر الرنا المرسال في غضون ساعات (على الأكثر). لا توجد آلية يمكن تصورها يمكن بواسطتها نقل الرنا المرسال تلقائيًا إلى النواة. كونها مصنوعة من النيوكليوتيدات ، لا يمكن أن تحتوي على تسلسل توطين نووي.

الحجرة الأخرى ذات الصلة ستكون الميتوكوندريا. الميتوكوندريا هي في الواقع بكتيريا أثرية لها جينوماتها الخاصة ، ويُعتقد أنه منذ مليارات السنين حاولت خلية قديمة (ربما تكون قديمة - أبناء عمومة البكتيريا) أن تستهلك سلف الميتوكوندريا لكنها تفتقر إلى آلية القيام بهضم وعملية الهضم. أقام اثنان علاقة تكافلية. منذ ذلك الحين ، أصبحت الميتوكوندريا سمة أساسية لبيولوجيا خلايانا. سمح هذا للميتوكوندريا بتطوير جينوم منخفض للغاية يحتوي على 37 جينًا فقط (معظم الجينات ذات الصلة بوظيفة الميتوكوندريا لا تزال في النواة). تمتلك الميتوكوندريا الريبوسومات الخاصة بها وحتى الشفرة الوراثية الخاصة بها (نوعًا ما). هناك أيضًا عملية متخصصة للتخلص من الميتوكوندريا المريضة تسمى ميتوفاجي ، وهو موضوع العديد من التقييمات الممتازة على سبيل المثال هذا ، هذا ، وهذا.

الاستنتاج الجماعي من فهمنا لهذه العملية البيولوجية هو أن الرنا المرسال العاري الموجود في العصارة الخلوية لا يمكن أن ينتهي به المطاف في حجرة خلوية تحتوي على الحمض النووي الخاص بنا ، مما يعني أنه ، بغض النظر عن وجود أو عدم وجود عوامل أخرى ، لا توجد فرصة من ضرر الحمض النووي من لقاح mRNA. ولكن لا يزال الناس يريدون أن يسألوني عن النسخ العكسية لذلك دعونا نناقش هذه.

تُعرف عملية الانتقال من الحمض النووي الريبي إلى الحمض النووي (العكس تمامًا لما تمليه العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية) باسم النسخ العكسي، ويتم إجراؤه باستخدام إنزيم يسمى أ النسخ العكسي (وهي مجموعة مثيرة للاهتمام حقًا من الإنزيمات). بشكل عام ، يتم إجراء النسخ العكسي بواسطة عدد قليل من الكيانات الجينية المختلفة: الفيروسات القهقرية, فيروسات الكبد, التيلوميرات، و الينقولات العكسية. هذه تستحق التحديد.

الفيروسات القهقرية هي فيروسات لها جينوم الحمض النووي الريبي (RNA) ، والتي تخلق منه نسخة من الحمض النووي من خلال النسخ العكسي الذي يندمج بعد ذلك في خلية المضيف (أعني ، حرفياً ، يدخل نفسه في جينوم الخلية المضيفة ويصبح جزءًا دائمًا منه ، في شكل تسلسل يسمى أ طاهر). يمكن بعد ذلك نسخ التسلسل الأولي نفسه في الخلية المضيفة لإنتاج بروتينات وجزيئات فيروسية يمكن أن تنتشر إلى الخلية التالية. أشهر الفيروسات القهقرية هو HIV-1.

فيروسات Hepadnavirus هي فيروسات الحمض النووي التي لديها فجوة في الجينوم (هناك حبلا كامل للحمض النووي وآخر جزئي للحمض النووي مرتبط بحمض نووي ما قبل الذرات) ، وعلى عكس الفيروسات القهقرية ، لا تندمج في جينوم الخلية المضيفة التي تصيبها. وأشهر مثال على ذلك هو فيروس التهاب الكبد B ، حيث توجد لقاحات متعددة فعالة.

التيلوميرات هي هياكل موجودة في نهايات الكروموسومات البشرية والتي يتم الحفاظ عليها بواسطة مركب بروتيني يسمى تيلوميراز يستخدم نسخة عكسية تسمى TERT للحفاظ عليها. وتناقش الأسباب التي تجعل هذا ضروريًا أدناه. يبلغ طولها حوالي 5-15 كيلو قاعدة بشكل طبيعي ، ويؤدي التقصير إلى توقف نمو الخلايا وتضاعفها (الشيخوخة) ، أو يمكن أن يؤدي إلى موت الخلايا عن طريق موت الخلايا المبرمج.


خيارات الوصول

احصل على حق الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


تظهر شجرة عائلة Rebecca & rsquos ، كما هو موضح في الشكل ( PageIndex <1> ) ، ارتفاع معدل الإصابة بالسرطان بين الأقارب المقربين. لكن هل الجينات هي سبب السرطان في هذه العائلة؟ يمكن فقط للاختبار الجيني ، وهو تسلسل جينات معينة في الفرد ، أن يكشف ما إذا كان الجين المسبب للسرطان موروثًا في هذه العائلة.

الشكل ( PageIndex <1> ): نسب عائلة ريبيكا ، كما هو موصوف في بداية هذا الفصل ، تظهر الأفراد المصابين بالسرطان (أحمر) وأولئك الذين ليس لديهم سرطان (أزرق). الدوائر تمثل النساء والمربعات تمثل الرجال.

لحسن حظ ريبيكا ، أظهرت نتائج اختباراتها الجينية أنها لا تعاني من الطفرات في BRCA1 و BRCA2 الجينات التي تزيد بشكل شائع من خطر إصابة الشخص بالسرطان. ومع ذلك ، هذا لا يعني أنها ليست لديها طفرات أخرى في هذه الجينات يمكن أن تزيد من خطر إصابتها بالسرطان. هناك العديد من الطفرات الأخرى في جينات BRCA التي لا يُعرف تأثيرها على مخاطر الإصابة بالسرطان ، وقد يكون هناك المزيد من الطفرات التي لم يتم اكتشافها بعد. من المهم الاستمرار في دراسة الاختلافات في الجينات مثل BRCA في الأشخاص المختلفين لتقييم مساهمتهم المحتملة في تطور المرض بشكل أفضل. كما تعلمون الآن من هذا الفصل ، فإن العديد من الطفرات غير ضارة ، بينما يمكن أن تسبب طفرات أخرى آثارًا صحية كبيرة ، اعتمادًا على الطفرة المحددة والجين المعني.

من المرجح أن تسبب الطفرات في جينات BRCA السرطان بشكل خاص لأن هذه الجينات تشفر البروتينات المثبطة للورم التي عادةً ما تُصلح الحمض النووي التالف وتتحكم في انقسام الخلايا. إذا تم تحوير هذه الجينات بطريقة تجعل البروتينات لا تعمل بشكل صحيح ، يمكن أن تتراكم الطفرات الأخرى ويمكن أن ينفد الانقسام الخلوي عن السيطرة ، مما قد يؤدي إلى الإصابة بالسرطان.

يوجد BRCA1 و BRCA2 على الكروموسومات 17 و 13 ، على التوالي ، وهما جسمية. كما ذكر المستشار الجيني لريبيكا ورسكووس ، الطفرات في هذه الجينات لها نمط وراثي سائد. الآن بعد أن عرفت نمط وراثة الجينات السائدة إذا كانت جدة ريبيكا ورسكووس فعلت لديك نسخة واحدة من جين BRCA المتحور ، ما هي فرص إصابة أم Rebecca & rsquos بهذه الطفرة أيضًا؟ نظرًا لأنه مهيمن ، هناك حاجة إلى نسخة واحدة فقط من الجين لزيادة خطر الإصابة بالسرطان ، ولأنه موجود على الصبغيات الجسدية بدلاً من الكروموسومات الجنسية ، فإن جنس الوالد أو النسل لا يهم في نمط الوراثة. في هذه الحالة ، سيكون لدى Rebecca & rsquos grandmother & rsquos فرصة بنسبة 50٪ للإصابة بطفرة جينية BRCA ، بسبب قانون Mendel & rsquos الخاص بالفصل العنصري. لذلك ، فإن أم Rebecca & rsquos لديها فرصة بنسبة 50 ٪ لوراثة هذا الجين. على الرغم من أن ريبيكا ليس لديها طفرات BRCA الأكثر شيوعًا التي تزيد من خطر الإصابة بالسرطان ، إلا أن هذا لا يعني أن والدتها أيضًا لا تعاني من ذلك ، لأنه سيكون هناك أيضًا فرصة بنسبة 50٪ لنقلها إلى ريبيكا. لذلك ، يجب أن تفكر والدة Rebecca & rsquos في إجراء اختبار للطفرات في جينات BRCA أيضًا.من الناحية المثالية ، يجب اختبار الأفراد المصابين بالسرطان في الأسرة أولاً عند الاشتباه في سبب وراثي بحيث إذا كانت هناك طفرة معينة موروثة ، فيمكن تحديدها ويمكن اختبار أفراد الأسرة الآخرين لنفس الطفرة.

غالبًا ما توجد الطفرات في كل من BRCA1 و BRCA2 في العائلات اليهودية الأشكناز. ومع ذلك ، فإن هذه الجينات ليست مرتبطة بالمعنى الكروموسومي ، لأنها موجودة على كروموسومات مختلفة ، وبالتالي فهي موروثة بشكل مستقل ، وفقًا لقانون Mendel & rsquos للتشكيلة المستقلة. لماذا قد تكون بعض الطفرات الجينية سائدة في مجموعات عرقية معينة؟ إذا كان الأشخاص داخل مجموعة عرقية يميلون إلى إنتاج ذرية مع بعضهم البعض ، فستظل جيناتهم سائدة داخل المجموعة. قد تكون هذه جينات للتغيرات غير الضارة مثل الجلد أو الشعر أو لون العين ، أو الاختلافات الضارة مثل الطفرات في جينات BRCA. توجد أمراض واضطرابات أخرى ذات أساس وراثي في ​​بعض الأحيان بشكل أكثر شيوعًا في مجموعات عرقية معينة ، مثل التليف الكيسي عند الأشخاص المنحدرين من أصل أوروبي وفقر الدم المنجلي عند الأشخاص المنحدرين من أصل أفريقي. سوف تتعلم المزيد عن انتشار بعض الجينات والسمات في مجموعات عرقية ومجموعات سكانية معينة في الفصل الخاص الاختلاف البشري.

كما تعلمت في هذا الفصل ، علم الوراثة ليس هو المحدد الوحيد للنمط الظاهري. يمكن أن تؤثر البيئة أيضًا على العديد من السمات ، مثل طول البالغين ولون البشرة. تلعب البيئة أيضًا دورًا رئيسيًا في تطور السرطان. 90 إلى 95٪ من جميع السرطانات ليس لها سبب وراثي محدد وغالبًا ما تسببها طفرات في البيئة مثل الأشعة فوق البنفسجية من الشمس أو المواد الكيميائية السامة في دخان السجائر. ولكن بالنسبة للعائلات مثل Rebecca & rsquos ، فإن معرفة التاريخ الصحي لعائلاتهم والتركيب الجيني قد يساعدهم على الوقاية أو العلاج بشكل أفضل من الأمراض التي تسببها الميراث الجيني. إذا علم الشخص أن لديه جينًا يمكن أن يزيد من خطر الإصابة بالسرطان ، فيمكنه إجراء تغييرات في نمط الحياة ، وإجراء فحوصات مبكرة وأكثر تواترًا للسرطان ، وقد يختار أيضًا إجراء عمليات جراحية وقائية قد تساعد في تقليل خطر الإصابة بالسرطان وزيادة معدل الإصابة به. احتمالات البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل إذا حدث السرطان. في المرة القادمة التي تذهب فيها إلى الطبيب ويسألون عما إذا كان أي من أفراد عائلتك مصابًا بالسرطان ، سيكون لديك فهم أعمق لسبب أهمية هذه المعلومات لصحتك.


الكذب مع العلم

لذلك دعونا نلقي نظرة على البيان الصحفي والورقة العلمية التي كان البيان الصحفي يروج لها. يحمل البيان الصحفي عنوان & # 8220 In a Twist ، العلماء يجدون محركات السرطان مختبئة في الحمض النووي الريبي ، وليس الحمض النووي & # 8220 ، ونشرت الورقة في Nature بواسطة كريستين ماير ، عالمة الأحياء الجزيئية والخلوية في MSKCC التي تدرس mRNA. تحمل الدراسة عنوان & # 8220Wetronic polyadenylation على نطاق واسع يعطل الجينات الكابتة للورم في اللوكيميا & # 8220 ، وهو بالطبع ليس من النوع الذي يفهمه معظم الناس. لا تقلق. أنا & # 8217ll شرح.

لكن أولاً ، أحتاج إلى شرح بعض المعلومات الأساسية. عند مناقشة لقاحات COVID-19 المستندة إلى mRNA وكيف أنها لا تقوم & # 8217t & # 8220 بإعادة برمجة الحمض النووي الخاص بك & # 8221 وليست & # 8220 علاجًا جينيًا & # 8220 ، ناقشت كيفية تشفير الحمض النووي لـ RNA الذي يشفر البروتين في النهاية. قبل أن أناقش ما تظهره الورقة بالفعل ولماذا يسيء Wells تطبيق النتائج التي توصل إليها ، أعتقد أنه من المفيد مراجعة أساسيات هذا الجانب من البيولوجيا الجزيئية مرة أخرى. فيما يلي رسم تخطيطي أساسي للغاية للعملية:

& # 8220 العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية & # 8221. تتدفق المعلومات من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي ، ثم تُستخدم في صنع البروتين.

بشكل أساسي ، يتكاثر الحمض النووي من قالب DNA وينتج عنه جزيء مزدوج السلسلة يكون مستقرًا للغاية ، حيث يحتوي على تسلسلات تكميلية ترتبط ببعضها البعض بإحكام بطريقة محددة التسلسل. يتم التخلص من قالب الحمض النووي هذا بواسطة الإنزيمات التي تستخدم القالب لصنع خيوط RNA ، والتي تقطعت بها السبل منفردة ، والتي يستخدمها الريبوسوم بعد ذلك لإنتاج البروتين من الأحماض الأمينية. مرة أخرى ، لوضعها ببساطة ، كل نيوكليوتيد يساوي حرفًا واحدًا من الكود ، كل تسلسل ثلاثي النيوكليوتيدات (كودون) يساوي واحدًا & # 8220word & # 8221 يترجم إلى حمض أميني. بالنظر إلى وجود أربعة نيوكليوتيدات ، فهناك 64 كودونًا محتملاً. نظرًا لوجود 20 من الأحماض الأمينية فقط ، فهذا يعني أن معظم الأحماض الأمينية يتم ترميزها بأكثر من مجموعة واحدة من النيوكليوتيدات أو أكثر من كودون واحد ، أي أن الشفرة الوراثية زائدة عن الحاجة. بالطبع ، الأمر أكثر تعقيدًا من ذلك ، كما يوضح هذا الرسم البياني:

بعد أن تم كسر الشفرة الجينية قبل 60 عامًا ، سرعان ما أصبح واضحًا أن ترميز RNA للبروتينات غالبًا ما لا يتشكل بشكل كامل بعد نسخها مباشرة. غالبًا ما يبدأ الحمض النووي الريبي (RNA) كسلائف أطول من الحمض النووي الريبي (ما قبل الرنا المرسال) الذي يتم تقطيعه إلى تسلسل الرنا المرسال النهائي قبل نقله من النواة إلى السيتوبلازم لاستخدامه لدفع إنتاج البروتين في السيتوبلازم. باختصار ، يحتوي السلائف RNA التي تم نسخها في البداية على متواليات معروفة باسم & # 8220exons & # 8221 و & # 8220introns & # 8221. في الجينات ، تحتوي الإكسونات على متواليات النوكليوتيدات التي تشفر البروتين الفعلي ، بينما تحتوي الإنترونات على متواليات نيوكليوتيدات لا ترمز لأي شيء ولكن يمكن أن يكون لها تسلسلات مهمة تنظم إنتاج الجينات ونشاطها. هنا & # 8217s توضيح لعملية الربط من ويكيبيديا:

هذا المخطط في الواقع بسيط إلى حد ما ، مع اثنين من exons وإنترون واحد. تحتوي بعض الجينات على العديد من exons و introns ، مما يتطلب توصيلات متعددة ، كما في هذا الرسم البياني:

هل نسيت أن أذكر أن mRNAs تتم معالجتها أيضًا ليكون لها & # 8220cap & # 8221 في أحد طرفيها وامتداد As (ذيل poly-A) في الطرف الآخر؟ يعتبر ذيل poly-A مهمًا جدًا في تنظيم استقرار mRNA وبالتالي نصف عمره في السيتوبلازم. على أي حال ، كما هو الحال مع أي عملية بيولوجية ، يمكن أن تسوء الأمور مع أحداث التضفير هذه. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي طفرات موقع لصق إلى جزيئات mRNAs والبروتينات التي تفتقر إلى exons:

يمكنني الإستمرار مرارا وتكرارا. هناك جينات طبيعية يمكنها إنتاج أكثر من بروتين واحد من خلال التضفير البديل:

في بعض الأحيان عندما ينحرف التضفير ، يمكن أن يؤدي إلى بروتين مبتور يفتقر إلى طرف واحد. على سبيل المثال ، إذا تُرك الإنترون مرتبطًا بإكسونات ، فمن المحتمل أن يصل الريبوسوم (مركب الإنزيم الذي يترجم الرنا المرسال إلى بروتين) إلى & # 8220 إيقاف & # 8221 كودون (ثلاثة شفرة نيوكليوتيد تخبر النسخ بالتوقف) قبل ذلك بوقت طويل يصل إلى الطرف الآخر من intron ، وعند هذه النقطة سيتوقف النسخ فقط. كل هذا لا يحسب حتى التعديلات الجزيئية الأخرى التي يمكن أن يخضع لها الحمض النووي الريبي في رحلته من النسخ إلى ما قبل الرنا المرسال من خلال التضفير إلى النهائي & # 8220mature & # 8221 mRNA.

ليس من المستغرب ، إذا حدثت هذه الأنواع من الأخطاء في الجينات المهمة للعمليات التي تنظم نمو الخلايا والغزو ، يمكن أن ينتج السرطان ، إما عن طريق إزالة التضفير الخاطئ لمنطقة تنظيمية في البروتين الذي يبقيه تحت السيطرة أو عن طريق إنتاج بروتين لا يفعل ذلك. تعمل كما ينبغي. تتراكم أمثلة السرطانات التي تسببها طفرة موقع لصق أو تسارعها. هذا الاحتمال الأخير ، وهو بروتين مبتور لا يعمل & # 8217t ، هو أن الورقة التي أسيء تطبيقها ويلز تفحصها. البروتينات التي تم اختراقها بسبب الاقتطاع هي بروتينات مثبطة للورم ، وتتمثل وظيفتها في إيقاف النمو أو العمليات الأخرى التي يمكن أن تؤدي إلى الإصابة بالسرطان عندما تكون نشطة بشكل مفرط.

إذن ماذا عرضت الصحيفة؟ ما كان مثيرًا للاهتمام في الورقة هو أنها أظهرت وجود أخطاء في التضفير في الجينات الكابتة للورم في سرطان معين ، سرطان الدم الليمفاوي المزمن ، دون حدوث طفرات في مواقع لصق لشرح كيفية اقتطاع هذه البروتينات بسبب أخطاء الربط ، أو حسب المؤلفين. ضعه في المخطوطة:

اكتشفنا انتفاخًا واسع النطاق للـ mRNAs والبروتينات المبتورة في خلايا CLL الأولية التي لم يتم إنشاؤها عن طريق التعديلات الجينية ولكن بدلاً من ذلك حدثت عن طريق polyadenylation intronic

غالبًا ما تفتقر البروتينات المقتطعة الناتجة عن تفاعل البولي أدينيل داخل الخلايا إلى وظائف تثبيط الورم للبروتينات كاملة الطول المقابلة (مثل DICER و FOXN3) ، بل إن العديد منها يعمل بطريقة مسببة للأورام (مثل CARD11 و MGA و CHST11). في CLL ، يكون تعطيل الجينات الكابتة للورم عن طريق معالجة mRNA الشاذة أكثر انتشارًا من الفقدان الوظيفي لهذه الجينات من خلال الأحداث الجينية.

اذن ما معنى كل ذلك؟ أولاً ، للتكرار والتبسيط ، اكتشف المؤلفون mRNAs والبروتينات المقطوعة لعدد من الجينات الكابتة للورم في CLL والتي لا يمكن تفسيرها من خلال طفرات الحمض النووي في الجينات نفسها ، مثل طفرات موقع لصق. لقد قاموا بالعديد من الضوابط الأخرى ، مثل التأكد من أن تفسير البروتينات المقطوعة لم يكن انقسامًا بواسطة البروتياز ، الإنزيمات التي تقطع البروتينات في تسلسلات معينة من الأحماض الأمينية. بعد استبعاد الاحتمالات الأخرى ، أظهر المؤلفون أن هذه mRNAs والبروتينات قد تم اقتطاعها بسبب عملية تسمى intronic polyadenylation. لكن ما هذا؟

تعد عملية الربط متعدد الأدينيل عملية إضافة مجموعة من الأدينوزين (As) إلى النهاية 3 & # 8242 لجزيء الحمض النووي الريبي. & # 8217s كيف يضاف ذيل poly-A إلى نهاية mRNA ، ولكن اتضح أنها عملية شائعة لحدوث تعدد الأدينيل في الإنترونات. هذه العملية منتشرة على نطاق واسع وقد تم تقديرها جيدًا منذ أكثر من عقد من الزمان. تشارك 8217s في تنويع منتجات الخلايا المناعية mRNAs ، وأوضحت العملية على هذا النحو:

في أدبيات الربط ، غالبًا ما يتم وصف الأشكال الإسوية التي تم إنشاؤها من خلال التعرف على إشارة IpA على أنها & # 8216 آخر بديل لأحداث exon & # 8217. يُعتقد أن الجينات التي تولد الأشكال الإسوية لـ IpA تؤوي إشارات التضفير والبولي أدينيل المتنافسة ، مما ينتج عنه مرسال كامل الطول (mRNA) عند التضفير الخارج من مادة عديد الأدينيل وإنتاج مرنا مبتور بطريقة أخرى. نظرًا لأن الحدث المحدد هو التعرف على إشارة IpA ، فإننا نسمي هذه النسخ IpA الأشكال الإسوية. أصبح من الممكن الآن التعرف على التعبير واسع الانتشار للأشكال الإسوية لـ IpA من خلال تحليل بيانات التسلسل 3ʹ-end.

أو ، بعبارة أكثر بساطة ، ما إذا كان هناك بروتين مبتور أو بروتين كامل الطول يعتمد على توازن التضفير إلى poly-adenylation في الموقع في intron. إذا كان هناك المزيد من نشاط الربط ، فستحصل على المزيد من البروتين الكامل. إذا كان هناك & # 8217s المزيد من مادة البولي أدينيل ، فستحصل على المزيد من البروتين المقطوع. ما وجده مختبر Mayr & # 8217s هو أن الكثير من مادة البولي أدينيل يمكن أن تؤدي إلى اقتطاع بروتينات مثبطة للورم في CLL ، مما يساهم في تطور السرطان ، وهذا هو السبب ، وفقًا للبيان الصحفي MSKCC الذي يشرح النتائج جيدًا:

تساعد هذه النتائج في تفسير لغز طويل الأمد ، وهو أن خلايا CLL لديها عدد قليل نسبيًا من طفرات الحمض النووي المعروفة. تفتقر بعض خلايا CLL إلى الطفرات المعروفة. في الواقع ، تغيرات mRNA التي اكتشفها فريق Dr.Mayr & # 8217s يمكن أن تفسر طفرات الحمض النووي المفقودة.

نظرًا لأن CLL هو سرطان بطيء النمو وغالبًا ما يعيش الأشخاص المصابون بـ CLL لسنوات عديدة ، فمن السابق لأوانه تحديد ما إذا كانت تغييرات mRNA هذه مرتبطة بتوقعات سيئة.

هناك بعض الاختلافات المهمة بين تغييرات الرنا المرسال وطفرة الحمض النووي الحقيقية. والأهم من ذلك ، أن تعطيل مثبطات الورم من خلال الرنا المرسال يكون جزئيًا فقط ، حيث يتم اقتطاع حوالي نصف جزيئات البروتين ذات الصلة في الخلايا السرطانية. لكن في كثير من الحالات يكون هذا كافيًا لتجاوز وظيفة الإصدارات العادية الموجودة تمامًا. ولأن هذا الاقتطاع يمكن أن ينطبق على 100 جين مختلف في وقت واحد ، يمكن أن تتضافر التغييرات.

فلماذا لا علاقة لأي من هذا باللقاحات القائمة على الرنا المرسال المسببة للسرطان؟ أنا & # 8217m سعيد لأنك سألت وأتمنى ألا تمانع في أن أغتنم هذه الفرصة لأتعلم قليلاً ، بمعنى البيولوجيا الجزيئية. إن البيولوجيا التي يسيء استخدامها ويلز هي في الواقع معقدة للغاية ورائعة ، ولا يمكنني مناقشة البيولوجيا الجزيئية البحتة في كثير من الأحيان. أتمنى ألا أفقد & # 8217t الكثير من القراء مع التفسير ، لكنني أراهن أيضًا أن أكثر من قلة منكم قد اكتشفوا بالفعل سبب كون ما يروج له ويلز هو هراء مطلق. إذا لم يكن كذلك ، ها نحن ذا.


الدور المعقد لـ NMD في السرطان

لقد وجدت الأورام طرقًا للاستفادة من نموها غير المقيد وتطور السرطان من خلال الاستفادة من وظيفتي NMD. من ناحية ، تستخدم الخلايا السرطانية نشاط NMD لتقليل تنظيم الجينات المثبطة للورم بشكل انتقائي من خلال اكتساب PTC ، ولكن من ناحية أخرى ، تقوم هذه الخلايا بضبط حجم NMD للسماح بإعادة تنظيم الجينات المصححة للإجهاد المسؤولة عن تكيفها مع البيئة المكروية للورم. [21 ، 26]. على الرغم من أنه يبدو واضحًا ، فإن دور NMD في تطور السرطان وتطوره ، في الواقع ، يمكن أن يكون معقدًا للغاية [2 ، 26 ، 148 ، 149]. بينما في بعض السياقات قد يعمل NMD كمسار لقمع الورم ، في سيناريوهات أخرى قد يؤدي نشاطه إلى تفاقم المرض ، اعتمادًا على التاريخ التطوري الجيني للورم [2 ، 151].

نشاط NMD ضد تكون الأورام

تم العثور على طفرات معطلة في الجينات المشفرة لعوامل NMD في عدة أنواع من السرطانات ، مما زاد من احتمال أن يكون لـ NMD نوعًا من الدور الوقائي ضد تكون الأورام. على سبيل المثال ، في أورام سرطان البنكرياس الغدي الحرشفية (ASC) والأورام الليفية العضلية الالتهابية الرئوية (IMTs) ، يُظهر جين UPF1 طفرات التضفير المتغيرة التي تعرض نشاط NMD للخطر [27 ، 28]. قد يؤدي هذا إلى زيادة تنظيم الجينات التي يتحكم فيها عادة NMD والتي ، وبالتالي ، تساهم في النمط الظاهري للمرض. على سبيل المثال ، الهدف NMD الذي يشفر بروتين كيناز كيناز كيناز 14 المنشط للميتوجين (MAP 3 K14 أو NIK) ، وهو منشط قوي لمسار إشارات العامل النووي kappa B (NF-B) المسببة للالتهابات ، يتم تنظيمه في IMTs المتحولة UPF1 ، وتعزيز إنتاج الكيماويات والتسلل المناعي الذي يميز هذا النوع من الأورام [28]. وبالمثل ، فإن الأورام الغدية في الرئة (ADCs) وسرطان الخلايا الكبدية (HCCs) تظهر تعبيرًا أقل عن UPF1 عند مقارنتها بالأنسجة الطبيعية بسبب فرط الميثيل المحفز ، وهو اكتشاف يرتبط بسوء التشخيص لدى مرضى سرطان الكبد [147 ، 152]. يؤدي الضعف الناتج عن مسار NMD إلى انتفاخ العوامل من مسار إشارات عامل النمو المحول بيتا (TGF-β) ، والذي يقود الانتقال الظهاري واللحمة المتوسطة (EMT) ، وبالتالي ، تكون الأورام ورم خبيث في الأورام [147]. تمشيا مع هذه النتائج السريرية ، هناك بيانات تجريبية تظهر أن الإفراط في التعبير عن UPF1 يقلل من عدد وحجم مستعمرات الخلايا السرطانية عند مقارنتها بخلايا التحكم في العديد من خطوط الخلايا السرطانية [26]. أيضًا ، لا تظهر خلايا سرطان البروستاتا (PC3) التي تحتوي على UPF1 المفرط التعبير عن الورم المستكشف في الفئران العارية نموًا ملحوظًا للورم [26]. ومن المثير للاهتمام ، أن تحليل مجموعة التعبير الذي تم إجراؤه في خلايا ساركوما العظام البشرية (U2OS) المعرضة لتثبيط NMD كشف أن NMD يتحكم في التعبير عن مجموعة متنوعة من النصوص التي تشفر العوامل المهمة المشاركة في العمليات المرتبطة بتكوين الأورام ، بما في ذلك نمو الخلايا ودورة الخلية والنمو إشارات العامل ، موت الخلايا المبرمج وهجرة الخلايا [26]. إجمالاً ، يبدو أن NMD يعمل عادةً كمسار لقمع الورم من خلال تنظيم التعبير عن الجينات المشاركة في تكاثر الخلايا والتمايز والبقاء على قيد الحياة ، وأن الأورام التي تعاني من ضعف NMD ، مثل تلك التي بها طفرة UPF1 ، لها ظروف مواتية لتكاثر الورم (الشكل 1). . 3 أ). تدعم هذه الفكرة أيضًا دراسة تفيد بأن UPF3A ، وهو نظير لـ UPF3B الذي يثبط NMD عن طريق عزل UPF2 [47] ، يتم التعبير عنه بشكل كبير في الأنسجة النقيلية لسرطان القولون والمستقيم (CRC) عند مقارنته بالأنسجة الأولية [153]. يرتبط هذا التعبير الأعلى بنقائل الكبد وتكرار المرض وضعف التشخيص في مرضى CRC [153]. تم الإبلاغ عن هذه النتيجة أيضًا في دراسة سابقة حيث شوهد تفاعل عوامل النسخ المسرطنة ومحول الإشارة ومنشط النسخ 3 (STAT3) والورم الدبقي المتجانس 1 (GLI1) و GLI1 (tGLI1) المقطوع لتعزيز UPF3A upregulation [154]. هذا التعبير الأعلى من UPF3A يعزز عدوانية مستقبلات عامل نمو البشرة البشري الثلاثي السلبي 2 (HER2) الغني بسرطان الثدي ويزيد من فرص البقاء على قيد الحياة الخالية من النقائل ، وفقًا لملف التعبير الجيني لأورام الثدي المسترجعة من قاعدة بيانات GEO [154]. وبالتالي ، فمن الممكن أن تكون بعض الأورام التي تحتوي على عوامل NMD تعمل بكامل طاقتها قد وجدت طريقة أخرى للتحكم في نشاط NMD عن طريق زيادة التعبير عن المُعدِّلات ، مثل UPF3A ، لزيادة تكون الأورام و / أو دفع المرض (الشكل 3 أ).

أدوار اضمحلال الرنا المرسال غير المعقول (NMD) في السرطان. أ تحدث الطفرات المعطلة أو التغييرات في مستوى التعبير الجيني لعوامل NMD الرئيسية (UPF1 كمثال) في أنواع مختلفة من السرطان [على سبيل المثال ، ورم ورم ليفي عضلي التهابي في الرئة (IMT) ، وسرطان الغدة البنكرياسية الغدي (ASC) ، وسرطان الغدة الرئوية (ADC) ، وسرطان الخلايا الكبدية (HCC)]. تمثل الحالة الموجودة على اليسار طفرة (موت) UPF1 ، مما يؤدي إلى انخفاض نشاط NMD مما يؤدي إلى تنظيم هدف NMD الذي يشفر بروتين كيناز كيناز كيناز 14 (MAP 3 K14) وتحفيز NF-B (العامل النووي كابا) -مُحسِّن سلسلة الضوء للخلايا البائية المنشطة) ، مما يؤدي إلى إنتاج الكيموكين والتسلل المناعي. يوضح المثال في المنتصف نشاط NMD المنخفض بسبب تقليل تنظيم UPF1 ، مما يتسبب في زيادة تنظيم العديد من عوامل مسار عامل النمو المحول بيتا (TGF-). يفضل هذا الانتقال الظهاري واللحمة المتوسطة (EMT) وبالتالي عدد الأحداث النقيلية. يوضح المثال الموجود على اليمين التفاعل بين ثلاثة بروتينات مسرطنة ، STAT3 ، GLI1 و tGL1 ، للحث على مستويات بروتين أعلى من UPF3A ، مما يثبط نشاط NMD ، مما يزيد من تطور الورم الخبيث. ب يمكن أن تفقد الجينات الكابتة للورم وظيفتها تمامًا عن طريق اكتساب PTC وتدهور NMD اللاحق ، جنبًا إلى جنب مع إما حذف الأليل من النوع البري ، أو عدم الكفاءة الفردية للأليل المتبقي. من ناحية أخرى ، يمكن أن يختبر الجين الكابت للورم طفرة مقاومة لـ NMD ، مما يؤدي إلى بروتين سلبي مهيمن يعيق وظيفة النوع البري. ج تعدل البيئة المكروية للورم NMD من أجل التغلب على أنواع مختلفة من الضغوط الخلوية المرتبطة بالنمو غير المقيد للورم. الإجهاد مثل نقص الأكسجة ، وإنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) ، أو الحرمان من المغذيات يعزز ، eIF2α فسفرة ، مما يثبط NMD ، وبالتالي ، يتم تثبيت العديد من mRNAs التي تشفر عوامل تستجيب للإجهاد ، مما يسمح بتطور الورم والتكيف معه. WT: النوع البري PTC: كود الإنهاء المبكر aa: الأحماض الأمينية

بالإضافة إلى دورها في تنظيم التعبير الجيني ، فإن قدرة NMD على تحطيم النصوص التي تؤوي PTC قد تشارك أيضًا في حماية تطور السرطان. وقد تبين أن الجينات الكابتة للورم لديها ميل أعلى لاكتساب طفرات لا معنى لها من الجينات الورمية ، والتي تقدم في الغالب طفرات خاطئة [19]. علاوة على ذلك ، من المتوقع أن تحفز العديد من هذه الطفرات غير المنطقية NMD [19].في الواقع ، تم العثور على العديد من الجينات الكابتة للورم لتقديم طفرات إدخال PTC في عدد كبير من السرطانات ، مثل p53 في سرطان الغدد الليمفاوية لخلية الوشاح [23] وسرطان الثدي [20] ، وجين E-cadherin (CDH1) في سرطانات المعدة المنتشرة الوراثي ( HDGC) [155] ، جين الورم الأرومي الشبكي 1 (RB1) في سرطان الغدد الليمفاوية لخلايا الوشاح [23] ، جين سرطان الثدي من النوع الأول (BRCA1) في سرطان الثدي والمبيض [22] ، وبروتين الحساسية من النوع الثاني لسرطان الثدي (BRCA2) الجين في سرطانات الثدي [25]. ومن المثير للاهتمام ، أن النسخ غير الطبيعية الناتجة عن هذه الجينات الطافرة الكابتة للورم قد استقرت في ظروف NMD المثبطة ، مما يشير إلى أن هذا المسار عادة ما يكون مسؤولاً عن تحطيمها [20 ، 22 ، 23 ، 25 ، 155]. لذلك ، في هذه السياقات ، قد تحمي وظيفة مراقبة الجودة في NMD الخلية من إنتاج بروتينات سلبية سائدة محتملة والتي من شأنها ، بخلاف ذلك ، أن تؤدي إلى تكون الأورام ، كما تم وصفه في نماذج مختلفة ، مثل BRCA1 في الفئران العارية [156] ، p53 في عينات بشرية [27] ، أو جين بروتين ويلمز 1 (WT1) في الدراسات المختبرية [24].

نشاط NMD في تطور السرطان وتطوره

على الرغم من الفكرة الواضحة بأن NMD يمكن أن يعمل ضد السرطان ، في بعض السياقات قد يكون لنشاطه تأثير معاكس. على سبيل المثال ، تم الإبلاغ مؤخرًا عن أن تثبيط NMD في CRCs مع عدم استقرار السواتل الدقيقة (MSI) يؤدي إلى انخفاض نمو الورم في نماذج الطعم xenograft ، مما يشير إلى أن NMD يلعب عادةً دورًا مؤيدًا للأورام في هذه الأورام [157]. في الواقع ، تقدم CRCs مع MSI تعبيرًا أعلى عن UPF1 و UPF2 و SMG1 و SMG6 و SMG7 ، عند مقارنتها بنظيراتها من CRCs مع استقرار السواتل الصغيرة. يُعتقد أن الإفراط في التعبير عن عوامل NMD يحفز تدهور العدد المتزايد من النصوص الحاملة لـ PTC التي يُنتجها MSI CRCs بشكل مميز ، مما يعزز بقائها على قيد الحياة [157]. في سياق مختلف ، إذا كان الجين الكابت للورم الذي يحتوي على PTC يشفر بروتينًا مبتورًا يحافظ كليًا أو جزئيًا على وظيفته الأصلية ، بدلاً من وظيفة سلبية سائدة كما هو موصوف أعلاه ، فإن التدهور المستهدف لمرنا بواسطة NMD يمكن أن يعزز السرطان تطوير. وفقًا لذلك ، فإن المرضى الذين يعانون من طفرات حساسة لـ NMD في CDH1 يمثلون خطرًا أكبر لتطوير HDGC من المرضى الذين يعانون من طفرات مقاومة NMD ، ربما لأن الأخير ينتج أشكالًا مبتورة ولكن لا تزال وظيفية من E-cadherin [155]. ومن المثير للاهتمام ، في دراسة تطابق بيانات exome و transcriptome من الأورام البشرية ، تم الإبلاغ عن إثراء الطفرات غير المنطقية في مناطق الجينات الكابتة للورم المتوقع أن تحفز NMD [21]. نظرًا لأن هذه الطفرات تحدث عادةً في تغاير الزيجوت [19] ، فإن هذا يثير تساؤلًا حول كيفية قيام NMD بتحفيز تطور السرطان عندما يكون أليل واحد على الأقل من مثبط الورم وظيفيًا [158]. فيما يتعلق بهذا ، Lindeboom et al. كشفت أن الخلايا السرطانية تستفيد من نشاط NMD لإنجاز تثبيط كامل لقمع الورم ، والذي يمكن أن يحدث من خلال ثلاث آليات: 1) اختيار الورم للطفرات التي تحفز NMD في أليل واحد مع حذف في الأليل الثاني ، وبالتالي تحقيق تعطيل biallelic عن طريق عملية "ضربتين" 2) اختيار الطفرات التي تسبب NMD في الإصدارات الفردية غير الكافية من الأليل من النوع البري ، للقضاء على الوظيفة المتبقية وبشكل أقل تكرارًا ، 3) اختيار الطفرات المقاومة لـ NMD في الأليلات التي تنتج بروتينات سلبية سائدة [ 21] (الشكل 3 ب).

بالإضافة إلى المشاركة في عملية تطور السرطان ، يبدو أن نشاط NMD يؤثر أيضًا على تطور الورم. أثناء تطور السرطان ، تكتسب الخلايا السرطانية العديد من الطفرات الجسدية التي قد تفضل ، أو لا ، عملية تكوين الأورام. ويصاحب ذلك اختيار إيجابي وسلبي يسمح بتكاثر النسائل الفرعية ذات الطفرات المواتية ، مثل PTCs في الجينات الكابتة للورم أو الطفرات المقاومة NMD / الخطأ في الجينات الورمية ، مع القضاء على تلك التي تحمل طفرات ضارة. وبهذه الطريقة ، تستفيد الخلايا السرطانية من نشاط NMD والقواعد التي تحكم تحريضها لصالح تكاثر الخلايا المحولة التي تفرز البروتينات المسرطنة والبروتينات الأخرى المؤيدة للأورام ، مما يؤدي إلى زيادة المرض وتفاقمه [19 ، 21].

دور AS-NMD في السرطان

كما هو موضح من قبل ، يرتبط نشاط NMD ارتباطًا وثيقًا بـ AS ، ويشكل معًا آلية رئيسية بعد النسخ لتنظيم التعبير الجيني. خلال العقد الماضي ، لوحظت العديد من أحداث AS غير المنظمة في العديد من أنواع السرطان ، والتي تتضمن عادةً عوامل التضفير المتحولة التي تؤدي إلى أنماط متغيرة على مستوى الجينوم للتعبير الجيني. يمكن أن يؤدي هذا إلى إنتاج أشكال إسوية حساسة لـ NMD من الجينات المسرطنة والجينات الكابتة للورم والتي ستساهم بالتالي في تطور السرطان. من الأمثلة الموثقة جيدًا بروتين SR ، SRSF2 ، الذي كثيرًا ما يتحور في مرضى سرطان الدم النخاعي الحاد (AML) [159 ، 160]. أفادت دراسة حديثة أن طفرة النقطة الساخنة Pro95 في SRSF2 تعزز استقرار EJCs المصب من PTC ، وبالتالي تفضل ارتباط عوامل NMD الرئيسية لاستنباط NMD [159]. الهدف القوي لـ SRSF2Mut هو EZH2 ، الذي يشفر البروتين الذي يحفز مثيلة الهيستون ويعمل كمثبط للورم في الأورام الخبيثة النخاعية [161]. يدفع SRSF2Mut تضمين exon السام في EZH2 pre-mRNA الذي يحفز NMD وبالتالي يوقف التعبير البروتيني [159]. بالاتفاق مع هذه النتيجة ، هناك دراسات تشير إلى حدوث طفرات فقدان وظيفة EZH2 في نفس طيف الاضطرابات النخاعية التي تعرض SRSF2 الطافر [162 ، 163]. تشير هذه البيانات إلى أن طفرة Pro95 تحول SRSF2 إلى بروتين ورمي يستخدم AS-NMD لإيقاف التعبير عن الجين الكابت للورم.

يعتبر الكادرين الظهاري (E-cadherin) عاملاً حاسمًا في الحفاظ على سلامة الأنسجة واستقطاب طبقات الخلايا الظهارية ومن المعروف أن فقدان E-cadherin هو حدث رئيسي خلال تطور السرطان الذي يساهم في الانتقال الظهاري واللحمة المتوسطة [164] . ومن المثير للاهتمام أن ماتوس وآخرون. اكتشف أن أحد الأسباب التي تؤدي إلى انخفاض E-cadherin هو متغير mRNA الذي تنتجه AS الملتزم بـ NMD [165]. ينشأ هذا الشكل الإسوي الجديد من استخدام موقع لصق 3 بديل ينتهي باستنفاد 34 نيوكليوتيد في exon 14 ، مما يؤدي إلى إدخال PTC. علاوة على ذلك ، أدت خلايا MCF7 لسرطان الثدي المستقرة التي تعبر عن هذا المتغير الجديد إلى انخفاض مصاحب في مستويات الرنا المرسال من النوع E-cadherin البرية وزيادة هجرة الخلايا وغزوها [165]. ومع ذلك ، يجب توضيح الآلية التي من خلالها يعزز AS هذا الشكل الإسوي البديل. مثال آخر لحدث AS-NMD الذي يؤثر على EMT هو ذلك الذي تم تنظيمه بواسطة SRSF1. يعزز عامل الربط هذا شكلًا إسويًا نشطًا بشكل أساسي للجين الورمي الأولي MST1R ((Macrophage Stimulating 1 Receptor) ، عن طريق تحفيز تخطي exon 11 [166]. وبالتالي ، فإن الشكل الإسوي النشط لـ MST1R يحفز EMT ، وكذلك يزيد من مقاومة موت الخلايا المبرمج [ 167،168،169]. AS-NMD يعمل في المنبع في هذا المسار ، مما يؤدي إلى احتباس 3'UTR intron في SRSF1 في ظل الظروف الفسيولوجية ، مما يخلق سياق كودون توقف سابق لأوانه يحفز NMD. ومع ذلك ، في سياق الأورام ، هناك عامل ربط آخر ، KHDRBS1 (KH RNA Binding) يحتوي المجال ، المرتبط بنقل الإشارة 1) ، على استقرار SRSF1 mRNA ، والذي يتحول إلى تنظيم إيجابي لـ MST1R النشط التأسيسي.

يعتبر نقص الأكسجة من السمات الرئيسية للأورام الصلبة ، نظرًا للكتلة المتكاثرة العالية للخلايا السرطانية التي تواجه بيئة لا وعائية تحد من إمداد الأكسجين [170]. ومن المثير للاهتمام ، أن نقص الأكسجة يبدو أنه يؤثر على AS-NMD ، كما لوحظ في محفز الأوعية الدموية الغني بالسيستين 61 (CYR61) ، وهو بروتين خلوي يعزز تكاثر الخلايا ، والهجرة وتكوين الأوعية في العديد من الأورام الصلبة [171،172،173]. في ظل الظروف العادية ، يختبر CYR61 الاحتفاظ بـ intron 3 ، والذي يترجم إلى PTC في المصب ، مما يؤدي إلى شكل إسوي حساس لـ NMD [174]. ومع ذلك ، فإن ظروف نقص الأوكسجين تغير تنظيم الجين AS-NMD ، مما يؤدي إلى تخطي intron 3 ، مما يجعل النسخة مقاومة للتدهور بواسطة NMD.

N 6 -Methyladenosine (m 6 A) RNA methylation هو تعديل mRNA شائع يتم تنظيمه ديناميكيًا في خلايا الثدييات [175] الذي يتحكم في العديد من خطوات استقلاب mRNA ، بدءًا من معالجة mRNA ونقله إلى الترجمة أو التحلل [176،177،178،179]. تلعب METTL3 ، الوحدة التحفيزية لمركب m 6 A methyltransferase ، دورًا حاسمًا في تكوين الأورام ، وتعزيز تكاثر الخلايا ، والبقاء ، وغزو الخلايا السرطانية [180،181،182]. ومن المثير للاهتمام أن Li et al. اكتشف مؤخرًا أن METTL3 يعدل التضفير البديل لعوامل التضفير التي تؤثر على مجموعة الأشكال الإسوية الحاملة لـ PTC في خلايا الورم الأرومي الدبقي [183]. أظهرت دراسات النسخ أن مثيلة METTL3 الضعيفة تؤدي إلى توليد PTCs في mRNAs للعديد من SRSFs ، على عكس السيناريو الحالي في الأورام الدبقية الخبيثة ، والتي ترتبط بالتعبير المرتفع عن METTL3 ومستويات التعبير المنخفضة لأشكال NMD المتراكمة SRSFs [183]. علاوة على ذلك ، أظهر المؤلفون أن نشوء الأورام المشتق من نشاط METTL3 يرجع إلى التغيرات في أحداث التضفير البديلة للجينات ذات الآثار ذات الصلة في موت الخلايا السرطانية وهجرتها ، مثل BCL-X و NCOR2. إجمالاً ، يشير هذا بوضوح إلى أن أحداث AS غير المنظمة في الخلايا السرطانية تساهم في مشاركة NMD في تطور السرطان و / أو تقدمه.

تعديل NMD في البيئة المكروية للورم

في تناقض صارخ مع الأمثلة السابقة التي يشجع فيها NMD السرطان ، هو اكتشاف أن البيئة المكروية للورم تحفز توهين NMD لتحفيز تطور السرطان والتكيف معه ، مما يؤكد على فكرة أن نشاط NMD له نتائج متناقضة. كما ذكرنا سابقًا ، أثناء النمو غير المقيد للورم ، يصبح إمداد الخلايا السرطانية بالدم غير كافٍ ، مما يخلق بيئة خلوية من نقص الأكسجة ، والحرمان من المغذيات ، وإنتاج إجهاد ROS و ER ، وجميع المحفزات التي تعزز فسفرة eIF2α وتثبط NMD [26 ، 105، 107، 109، 148] (الشكل 3 ج). وبناءً على ذلك ، فقد تم الإبلاغ عن أن الخلايا السرطانية التي نمت على شكل مستأصل ورم ثلاثي الأبعاد موجود في انخفاض نشاط NMD عند مقارنته بالخلايا السرطانية المستزرعة في طبقات أحادية ، حيث أظهر مستويات كبيرة من eIF2α-P [26]. في الواقع ، أظهرت العديد من الدراسات زيادة مستويات eIF2α-P في عدد كبير من السرطانات ، بما في ذلك سرطان القصبات الهوائية ، وسرطان الجهاز الهضمي والغدة الدرقية ، وسرطان الغدد الليمفاوية هودجكن ، والأورام الطلائية الصباغية والقولون ، وسرطان الثدي [184،185،186،187،188،188،188،188). يتمثل التأثير السلبي لتثبيط NMD بوساطة الإجهاد في الأورام في تثبيت العديد من النصوص التي تشفر عوامل تستجيب للإجهاد وتنظيمها ، مما يساعد الخلايا السرطانية على التكاثر في البيئة المعاكسة للورم [26] (الشكل 3 ج). على سبيل المثال ، تم الإبلاغ عن أن تثبيط NMD عن طريق الإجهاد يثبّت mRNA لمضاد cystine / glutamate antiporter xCT [Solute Carrier Family 7 Member 11 (SLC7A11)] ، وهو وحدة فرعية من نظام نقل الأحماض الأمينية xCT. هذه القناة المحددة للمعدل مسؤولة عن امتصاص السيستين لإنتاج مضادات الأكسدة الخلوية ، الجلوتاثيون (GSH) ، وهو ثلاثي الببتيد الذي يحيد الجذور الحرة ومركبات الأكسجين التفاعلية. من الغريب أنه تم إثبات أن الخلايا المستنفدة من مادة UPF1 يمكنها البقاء على قيد الحياة لجرعات أعلى من H2O2 بطريقة تعتمد على SLC7A11 ، مما يشير إلى أن ضعف NMD أثناء الإجهاد ، وما يترتب على ذلك من تنظيم لـ SLC7A11 ، يوفر الحماية للخلايا السرطانية من التلف التأكسدي الذي قد ينتج عنه. من فائض إنتاج ROS [106]. إن ATF4 mRNA هو هدف NMD آخر غالبًا ما يتم تنظيمه في عدة أنواع من الأورام الصلبة ، بما يتوافق مع تثبيط NMD في هذه الظروف [190 ، 191]. يعمل الحرمان من المغذيات والإجهاد التأكسدي على تعزيز تعبير ATF4 لحث الجينات المشاركة في تخليق ونقل الأحماض الأمينية ، وطي البروتين ، وتمايز الخلايا ، والالتهام الذاتي ، كوسيلة لموازنة الإجهاد. ومن المثير للاهتمام ، أنه تم الإبلاغ عن أن التثبيط الجزيئي / الدوائي المتزامن للالتهام الذاتي و NMD يؤدي إلى موت الخلايا التآزري في خطوط خلايا CRC ، مما يشير إلى أن الالتهام الذاتي هو استجابة تكيفية لتثبيط NMD الذي يسمح للخلايا السرطانية بتجاوز الإجهاد الأيضي [192]. علاوة على ذلك ، فإن نشاط ATF4 متورط في المقاومة الكيميائية لخلايا CRC [190] ، مما يسلط الضوء أيضًا على أن NMD الذي تم إغلاقه بواسطة البيئة المكروية للورم يمكن أن يفضل تسلسلات الإشارات التي تحفز تكاثر الورم والأورام الخبيثة. إجمالاً ، تشير هذه النتائج إلى أن ضعف NMD هو نتيجة وجزء من الآليات التكيفية التي تستخدمها الخلايا السرطانية للنمو في البيئة المكروية الضارة للورم.


قد يؤدي اكتشاف سطح الخلية إلى اختراق كبير في علاج السرطان

جامعة فيرجينيا مدرسة الطب اكتشف الباحثون استراتيجية جديدة لمهاجمة الخلايا السرطانية يمكن أن تغير بشكل جذري طريقة علاج الأطباء ومنع المرض الفتاك. من خلال استهداف الخلايا السرطانية بشكل أكثر انتقائية ، تقدم هذه الطريقة استراتيجية لتقليل الطول والحصيلة الجسدية المرتبطة بالعلاجات الحالية.

قال الباحث في مجال التكاثر جون هير من يو.في.أ. 'س قسم بيولوجيا الخلية.

اتصال السرطان غير متوقع

هير وشريكه البحثي ، قسم أمراض النساء والتوليد عالم الأحياء أوزيبيو بيريس ، كلاهما متخصص في الخلايا الجرثومية - الخلايا التناسلية التي تتكون منها الحيوانات المنوية والبويضات. أثناء البحث عن طرق جديدة لمنع الحمل ، اكتشف بايرس وهير وجود صلة مفاجئة بين خلايا البويضات النامية والأورام. قد يسمح هذا الرابط للأطباء باستخدام الأجسام المضادة لتوصيل الأدوية مباشرة إلى الأورام مع الحفاظ على الأنسجة السليمة.

في ذلك الوقت ، كان Herr and Pires يدرسان بروتينًا يسمى SAS1B موجودًا فقط على سطح خلايا البويضات النامية والناضجة.

قال بيريس: "باستثناء مجموعة صغيرة من البويضات النامية في المبيض ، فإن بروتين SAS1B يكاد يكون غائبًا في أنسجة أخرى في الجسم". "لذا فإن SAS1B لديه الميزات الواعدة لهدف موانع حمل مرشح."

يقترح تقييد SAS1B على نمو البويضات استراتيجيات لتطوير موانع الحمل الأنثوية المحسنة التي تستهدف بشكل انتقائي مجموعة البويضات النامية فقط ، مما قد يقلل من الآثار الجانبية غير المرغوب فيها لموانع الحمل الستيرويدية الحالية.

على الرغم من أن الفريق ركز في الأصل على SAS1B نظرًا لاستخدامه المحتمل في وسائل منع الحمل ، إلا أن قطعة واحدة من البيانات في قاعدة بيانات GenBank التابعة لمعاهد السرطان الوطنية ، والتي تُظهر تعبيرًا عن SAS1B في سرطان الرحم ، قادت فريقهم لبدء البحث عنه على السطح. لأنواع السرطان المختلفة. حتى الآن ، وجدوا SAS1B معبرًا عنه في سرطان الثدي وسرطان الجلد والرحم والكلى والمبيض والرأس والعنق وسرطان البنكرياس. هناك أيضًا أدلة تشير إلى ظهوره في سرطانات المثانة.

"يفتح البحث مجالًا جديدًا من الاستقصاء ، يُطلق عليه اسم المستضدات السرطانية البويضة ، ويكشف عن جانب أساسي لم يكن معروفًا في السابق عن السرطان - وهو أن العديد من أنواع السرطان ، عندما تخلط في التنظيم أو تنحرف ، تعود وتكتسب سمات البويضة ، قال هير: "الخلية الأصلية التي تستمد منها جميع الأنسجة في الجسم".

لقد وجد هو و Pires طريقة لاستغلال هذه البصيرة الأساسية من خلال تطوير طريقة لتوصيل الدواء باستخدام بروتين SAS1B كهدف.

متتبعات السرطان الصغيرة: الأجسام المضادة مسلحة بأحمال مخدرات

نظرًا لأن بروتين SAS1B يظهر فقط على خلايا البويضات والخلايا السرطانية ، يمكن للجزيء أن يعمل كهدف لتحقيقات التتبع الدقيقة التي تم إنشاؤها باستخدام الأجسام المضادة أحادية النسيلة. الأجسام المضادة وحيدة النسيلة هي أجسام مضادة نقية للغاية مصممة للارتباط ببروتين مستهدف واحد مع تقارب موحد. ترتبط الأجسام المضادة وحيدة النسيلة بأي خلية مميزة ببروتينات SAS1B. ثم يمكن أن تعمل مجمعات الأجسام المضادة أحادية النسيلة SAS1B كحقن صغيرة للأدوية المستهدفة.

قال هير: "تضيف جسمًا مضادًا يستهدف SAS1B مع دواء عليه ، وفي غضون 15 دقيقة من الاتصال بالخلايا السرطانية ، يرتبط الجسم المضاد بسطح الخلية وتبدأ معقدات الجسم المضاد - SAS1B عملية الاستيعاب".

بعد حوالي ساعة ، تصل مجمعات الجسم المضاد SAS1B إلى مقصورات داخل الخلية وتطلق حمولتها من الأدوية السامة ، مما يؤدي إلى حدوث تغييرات تؤدي إلى موت الخلايا في غضون أيام قليلة.

قد يعني هذا النوع من توصيل الأدوية المستهدف انخفاضًا كبيرًا في الآثار الجانبية الصعبة لعلاج السرطان التقليدي مثل تساقط الشعر والغثيان وفقر الدم والاعتلال العصبي. يمكن لكل من النساء والرجال استخدام العلاج ، والذي من المتوقع أن يحد بشكل كبير من الآثار الجانبية غير المرغوب فيها على الخلايا السليمة السليمة. بالنسبة لمريضات السرطان على وجه الخصوص ، فإن الدواء الذي لا يلمس احتياطي أجسامهن من البيض الهادئ يمكن أن يمثل إنجازًا هائلاً.

الحفاظ على الخصوبة

في حين أن الأجسام المضادة وحيدة النسيلة يجب أن تهاجم مجموعة خلايا البويضة النامية بالإضافة إلى الخلايا السرطانية الإيجابية لـ SAS1B ، فإن إمداد المبيض بالبويضات النائمة سيبقى سليمًا ولم يمسه العلاج. وهذا يعني أن الإباضة الطبيعية يمكن أن تبدأ مرة أخرى بمجرد اكتمال العلاج وتوظيف البويضات مرة أخرى لتطوير عملية الإباضة ومن المتوقع أن تستغرق حوالي 200 يوم.

بالإضافة إلى علاج السرطان ، يمكن أن تؤدي هذه الأجسام المضادة الانتقائية أيضًا إلى طريقة جديدة للكشف المبكر عن السرطان والوقاية منه. أوضح بيريس أن فريق البحث يطور طريقة للعثور على كميات ضئيلة من بروتينات SAS1B حرة الدوران في الجسم.

وقال: "يمكن أن يكون اكتشافًا ذا قيمة فيما يتعلق باختبار المتطلبات المسبقة لتحديد هؤلاء المرضى الذين يعانون من أورام تصنع SAS1B".

يأمل بيريس وهير أن يتمكن الأطباء يومًا ما من استخدام الأجسام المضادة أحادية النسيلة لقياس مستويات بروتين SAS1B في الدم لدى المرضى. سيتم اختبار أولئك الذين لديهم مستويات مرتفعة من البروتين لمعرفة المراحل المبكرة من السرطان وتلقي العلاج في وقت أقرب.

نظرًا لضبط طريقة الكشف المبكر هذه ، يخطط Herr و Pires لبدء اختبار علاجهم بالأجسام المضادة المؤهلة في الكائنات الحية النموذجية التي تحمل الأورام البشرية في مختبرات UVa هذا الخريف.

قال بيريس: "إذا سارت الأمور على ما يرام ، فسنعرف بعد أقل من عام من الآن ما إذا كنا مستعدين لاقتراح دراسة للاختبار ضمن مجموعات بشرية مختارة".

النتائج المنشورة

تم نشر نتائج الباحثين في المجلة العلمية Oncotarget في مقال كتبه أوزيبيو س.بيريس ، رايان س.ديسوزا ، ماريسا أ.نيدهام ، أوستن ك.هير ، أمير أ. أرابيندا ماندال وآلان جوجون وتشارلز جيه فليكنجر وديفيد إي.برونس وبريان إيه بولوك وجون سي هير. المقال الكامل بعنوان ، "الغشاء المرتبط بسرطان البويضات Neoantigen SAS1B / Ovastacin هو هدف العلاج المناعي المرشح لأورام الرحم."

تم دعم هذا العمل من خلال المنح المقدمة من NIH Fogarty International Centre ، وبرنامج استكشاف التحديات الكبرى لمؤسسة Bill and Melinda Gates ، و Wallace H.Coulter Translational Research Partnership Endowment ، ومعهد Paul Mellon لأورام المسالك البولية في مركز السرطان في جامعة فيرجينيا ، ومركز فيرجينيا للتكنولوجيا المبتكرة مع دعم مماثل من شركة Neoantigenics ، وشركة فيرجينيا بيوسينسز هيلث ريسيرش كوربوريشن.


هل من الممكن صنع خلية سرطانية لا تشفر أي مستضدات مستحدثة؟ - مادة الاحياء

ستلعب البيولوجيا التركيبية دورًا مهمًا في تطوير العلاج بالخلايا التائية بالتبني.

يمكن للمستقبلات والدوائر الوراثية المهندسة أن تجعل العلاجات القائمة على الخلايا أكثر أمانًا وقوة.

يمكن للهندسة الخلوية وتحرير الجينوم تحسين الخلية التائية كهيكل للعلاج.

أظهر النقل بالتبني للخلايا التائية المهندسة وراثيًا مع مستقبلات تستهدف السرطان وعدًا هائلاً لاستئصال الأورام في التجارب السريرية. يقدم هذا الشكل من العلاج المناعي الخلوي فرصة فريدة لدمج الأنظمة المتقدمة وأساليب البيولوجيا التركيبية لإنشاء علاجات للسرطان بوظائف جديدة. نراجع أولاً تطور المستقبلات والمفاتيح والدوائر الاصطناعية للتحكم في موقع ومدة وقوة نشاط الخلايا التائية ضد الأورام. بالإضافة إلى ذلك ، نناقش الهندسة الخلوية وتحرير الجينوم للخلايا المضيفة (أو الهيكل المعدني) لتحسين فعالية علاجات السرطان القائمة على الخلايا ، ولتقليل وقت وتكلفة التصنيع.


خيارات الوصول

احصل على حق الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


التقنيات الأساسية

تتراكم الطفرات في الخلايا بسبب الإهانات البيئية مثل ضوء الأشعة فوق البنفسجية ودخان السجائر ومن أخطاء تكرار الحمض النووي المتفرقة التي تحدث أثناء تكاثر الخلايا الطبيعي. غالبًا ما يشار إلى الطفرات التي تمنح القدرة على التكاثر دون رادع من قبل الأنظمة التنظيمية الطبيعية للجسم على أنها طفرات السائق. يمكن أن تصبح الخلايا التي تحتوي على مثل هذه الطفرات الدافعة وفيرة في مجتمع الورم. في كل مرة تنقسم فيها هذه الخلايا ، هناك فرصة لحدوث طفرات إضافية بسبب أخطاء في نسخ الحمض النووي. وهكذا ، بالإضافة إلى الطفرات الدافعة ، غالبًا ما تتراكم الخلايا السرطانية أضرارًا عشوائية في العديد من الأجزاء الأخرى من الجينوم ، بما في ذلك تلك التي لا تسرع نمو السرطان وتسمى هذه الطفرات.

يتكون المشهد الطفري للورم من طفرات كل من السائق والراكب ، والتي يمكن تحديدها باستخدام تسلسل الجيل التالي عالي الإنتاجية. دراسة عدد كل منها ، وفرتها في السكان ، والطفرات التي يبدو أنها تطورت معًا يمكن أن تكشف عن معلومات أساسية حول الضغط الانتقائي الذي يتعرض له الورم (بسبب التنافس على الموارد المحدودة مثل العناصر الغذائية والأكسجين ، والتي تكافح للحفاظ على عمليات الخلية الأساسية على الرغم من النمو السريع ، أو التعرض للهجوم من قبل الجهاز المناعي) ويمكن أن تساعدنا في اختيار مجموعات دقيقة من العلاجات لاستهداف نقاط الضعف الوراثية والمناعة للورم.

ينفذ خط الأنابيب الحالي الذي يستدعي الطفرات أربعة متصلين بالطفرات الجسدية (MuTect و Strelka و Somatic Sniper و VarScan) لزيادة الثقة في الاتصال. يتم تصفية الطفرات منخفضة الثقة ، مثل متغيرات التغطية المنخفضة ، والمناطق منخفضة القدرة على الخريطة (المصدر: encodeproject.org/annotations/ENCSR636HFF/) ومواقع تسلسل الحمض النووي مع التكرارات والتعقيد المنخفض (المصدر: www.repeatmasker.org) تلقائيًا و يتم مراجعة الطفرات المختارة يدويًا لضمان الجودة.

نحن نستخدم تسلسل الإكسوم الكامل ، وتسلسل الجينوم الكامل ، وتسلسل الجينات المستهدفة لتحديد العوامل الجينومية التي تؤثر على نشاط المناعة ضد الأورام. باختصار ، يقرأ التسلسل الأولي لخطوط الأنابيب المكررة لدينا إلى الجينوم المرجعي البشري (GRCh37 / hg19) يتم وضع تعليقات توضيحية على مواضع عمليات الإدراج والحذف وتنوعات النيوكليوتيدات وتتم إزالة القطع الأثرية من إعداد المكتبة.

شؤون الموظفين: نديم رياض ، نيلز وينهولد ، راجارسي ماندال ، جوناثان هافيل ، لوك موريس

استنساخ

نحن مهتمون بفهم التركيب النسيلي للأورام. يُعرَّف الاستنساخ على أنه مجموعة من الخلايا تشترك في نفس الطفرات ، ربما بسبب سلالة مشتركة. عندما يحتوي الورم على العديد من هذه الأنساب ، فإنه يطلق عليه "subclonal" ، ويمكن لهذه النسائل الفرعية الناشئة بوضوح أن تتراكم طفرات جديدة توفر مزايا نمو ، مما يسمح لها بالنمو إلى الخارج أقل قدرة على المنافسة. بمرور الوقت ، تشكل النسائل الفرعية الأكثر تنافسية نسبة إجمالية أعلى من الورم.

لا تستجيب جميع النسائل الفرعية في الورم بالضرورة للعلاج المناعي بالطريقة نفسها. قد تحمل بعض النسائل الفرعية طفرات تسبب استجابة مناعية أقوى من غيرها. لذلك من المهم فهم التركيب النسيلي للأورام من أجل تصميم استراتيجيات تستهدف ما يكفي من الورم لتعطيل نموه على مستوى قابل للقياس سريريًا.

نحن نقدر التكرار النسبي للخلايا داخل الورم التي تحمل طفرة بناءً على بيانات تسلسل الجينوم. لكل طفرة ، نحسب جزء الخلايا السرطانية (CCF) بناءً على تواتر الأليل المتغير للطفرة ، ورقم نسخها ، بالإضافة إلى نقاء العينة. يمكن أن يساعدنا تحليل CCF في تحديد النسائل الفرعية للخلايا التي تتطور بشكل مستقل على مدى عمر الورم ، واستنتاج العلاقة بين ملاءمة تلك النسائل الفرعية بالنسبة للآخرين ، بالإضافة إلى قابليتها للاستهداف المناعي.

في مجموعة الخلايا السرطانية ، غالبًا ما توجد طفرات معينة (دوائر ملونة) في مجموعات فرعية من الخلايا تحتوي أي خلية ورمية معينة على بعض الطفرات التي لوحظت في المجتمع ككل وليس جميعها. قد تتأثر فعالية العلاج المناعي الذي يعزز استجابة الخلايا التائية لبروتين الورم المتحور بشكل كبير بكمية مجموعة الخلايا السرطانية التي تعبر عن هذا البروتين الطافر. (قمة) يعزز العلاج المناعي رقم 1 استجابة الخلايا التائية للبروتين الطافر A (الوردي) ، والذي يحدث في 50٪ من الخلايا السرطانية. وهكذا ، عندما يسمح العلاج المناعي رقم 1 لهذه الخلايا التائية أن تنشط وتقتل أهدافها ، يتم القضاء على الطفرة أ من الورم ، ولكن تبقى 50٪ من الخلايا السرطانية. (قاع) يعزز العلاج المناعي رقم 2 استجابة الخلايا التائية للبروتين الطافر B (الأرجواني) ، والذي يحدث في 75٪ من الخلايا السرطانية ، لذلك ينتج عن العلاج 25٪ فقط من الخلايا السرطانية (تلك التي لا تحتوي على الطفرة B). من خلال قياس وفرة الطفرات في مجموعة الخلايا السرطانية بمرور الوقت ، بما في ذلك أثناء العلاج ، يمكننا التعرف على كيفية ارتباط الطفرات. على سبيل المثال ، عندما تختفي إحدى الطفرات أو تصبح أكثر شيوعًا ، ما هي الطفرات الأخرى المصاحبة لها؟ يمكننا أيضًا تحديد كيفية تأثير العلاجات المناعية على الاستجابة المناعية. هل تعزز بعض العلاجات استجابات الخلايا التائية لعدد صغير من المستضدات ، بينما يدعم البعض الآخر تحفيزًا أوسع للخلايا التائية؟ يمكن استخدام هذه المعلومات معًا حول كل من هدف الورم وطبيعة الاستجابة المناعية المحفزة لتصميم علاج أكثر دقة لكل مريض.

توقع المستضد الجديد

من العقبات الرئيسية التي تحول دون تطوير استجابة مناعية قوية وفعالة للورم المتنامي حقيقة أن الخلايا السرطانية تشبه إلى حد بعيد الأنسجة السليمة. المستضدات التي تنشأ في الخلايا السرطانية بسبب الطفرات (المستضدات الجديدة) تسمح للجهاز المناعي بالتعرف على تلك الخلايا السرطانية على أنها غير ذاتية وبالتالي يمكن أن تؤدي إلى استجابة مناعية خاصة بالورم. يُعتقد أن عدد المستضدات الجديدة الموجودة في الورم عامل حاسم في تحديد ما إذا كان العلاج المناعي سيكون ناجحًا في تنظيم استجابة مناعية فعالة ضد الأورام.

نحن نعمل بنشاط على تطوير مناهج حسابية جديدة لتحديد المستضدات الجديدة في السرطانات البشرية. تستخدم طريقتنا الحالية نفس خط أنابيب استدعاء الطفرات الجسدية كما هو موضح أعلاه (انظر التسلسل الجيني) ، متبوعًا بتحليل الحاتمة الجديدة.

تقوم الخوارزمية الخاصة بنا للتنبؤ بالحلمات الجديدة بترجمة جميع الطفرات الخاطئة التي تم تحديدها بواسطة خط أنابيب الطفرات الجينية ، وتولد جميع الببتيدات المكونة من 9 أحماض أمينية (طول الببتيد الأكثر عرضًا) التي تحتوي على الطفرة ، وتستخدم أداة netMHC لمقارنة المعدل المتوقع لـ عرض الببتيد المتحول إلى الببتيد المكون من 9 أحماض أمينية مع الأحماض الأمينية غير المحورة (النوع البري) في نفس الموضع بواسطة أليلات HLA الخاصة بالمريض. تعتبر الببتيدات التي يتم تقديم النسخة المحورة لها بقوة أكبر من النوع البري من المستضدات الجديدة المحتملة.

شؤون الموظفين: نديم رياض ، فلاديمير ماكاروف ، دييجو تشويل

لفهم التفاعل المحدد بين طفرات المريض والجهاز المناعي بشكل أفضل ، يتم اختبار الببتيدات الطافرة بشكل منهجي من أجل الاستمناع - القدرة على تنشيط الخلايا التائية المأخوذة من نفس المريض. يمكن أن تساعد نتائج هذا النوع من فحص المستضد في إنشاء علاجات مناعية أكثر تخصيصًا ، مثل اللقاحات الخاصة بالورم أو علاجات الخلايا التائية بالتبني. علاوة على ذلك ، يسعى IPOP إلى فهم الإسهامات النسبية لأنواع مختلفة من الطفرات والمستضدات في الاستجابات المناعية الفعالة بهدف جعل العلاجات الخاصة بالمريض أكثر دقة.

من أجل زيادة كفاءة الفرز إلى أقصى حد ، يتم إنشاء البلازميدات التي تقوم بترميز جزيئات صغيرة ترادفية متعددة (TMGs). يتكون المينيجين الفردي من الحمض النووي الذي يشفر طفرة جسدية محاطة على كلا الجانبين باثني عشر حمضًا أمينيًا من البروتين المصدر من النوع البري. يتم ربط ما يصل إلى عشرة minigenes معًا لتوليد TMGs المستخدمة في الفحص. يتم بعد ذلك إدخال mRNA المنسوخ في المختبر في الخلايا المتغصنة الذاتية (DCs) عبر التثقيب الكهربائي لتمكين معالجة وعرض HLA للببتيدات المحتوية على طفرة جسدية. تتم زراعة الخلايا التائية المشتقة من المريض بشكل مشترك مع DCs المنقولة بواسطة TMG. يتم تحديد كمية تنشيط الخلايا التائية التي يسببها الببتيد الجديد عن طريق الكشف عن إنتاج السيتوكين (على سبيل المثال ، إنترفيرون جاما) باستخدام مقايسة ELISpot شديدة الحساسية. يتم تفكيك النتائج عن طريق الطفرات العكسية (إلى النوع البري) لكل طفرة من الطفرات العشر الموجودة في TMG التفاعلي واختبار كل منها لإنتاج السيتوكين في اختبار الثقافة المشتركة الموصوف أعلاه. يستخدم تلطيخ السيتوكينات داخل الخلايا للتحقق المتعامد من أي نتائج إيجابية من شاشة مستضد مينيجين.

شؤون الموظفين: راغو سريفاستافا ، جوناثان هافيل ، وي وو

تساعدنا الخلايا المناعية التكيفية - الخلايا التائية والخلايا البائية - على التعرف على التهديدات المحددة ، مثل مسببات الأمراض الميكروبية (مثل البكتيريا والفيروسات والفطريات) والأورام. تعبر كل خلية T أو خلية B عن مستقبل على سطحها - مستقبل الخلية T (TCR) أو مستقبل الخلية B (BCR) ، على التوالي - يمكن أن يرتبط بهدف جزيئي معين ، ويختلف من خلية مناعية إلى أخرى. عندما يجد TCR أو BCR الجزيء المستهدف ، المسمى مستضد ، يتم إرسال إشارة إلى الخلية T أو B للانقسام والتكاثر. كل مستقبل فريد من نوعه ، يتم إنشاؤه عن طريق إعادة التركيب العشوائي وتغيير الحمض النووي أثناء التطور إلى خلية T أو B ناضجة ، وعدد TCRs المختلفة التي يمكن أن يولدها شخص واحد ضخم: بين 10 12-10 20 على مدار فترة مدى الحياة مع

10 9 حاضر في الذخيرة في أي وقت. إن التنوع الهائل لهذه المستقبلات هو الذي يمكّن أي شخص من الاستجابة لمولدات المضادات التي لم يسبق لجهازه المناعي مواجهتها من قبل ، وتكوين "جيش" ضد مستضد معين إذا كان يمثل تهديدًا.

توسيع الخلايا التائية الخاصة بالورم. A. عندما يرتبط TCR لخلية T بمستضد مستهدف بقوة ، تنشط الخلية T وتتكاثر. وبالتالي ، يتم تمثيل هذا TCR بتردد موسع في السكان. في سياق الورم ، يمكن تمثيل الخلية التائية التي يتعرف TCR على مستضد خاص بالورم بكثرة أعلى بنفس الآلية. باستخدام علم الجينوم المناعي ، يمكننا التعرف على الأورام والخلايا التائية التي تتعرف عليها بشكل متوازٍ: كم عدد TCRs الموجودة؟ ما لديهم من القواسم المشتركة؟ هل المرضى الذين يعانون من نفس الورم يشتركون في نفس TCRs الموسعة؟ كيف تعكس نسب هذه TCRs وتتنبأ بالتغيرات في وفرة أهداف مستضد الورم؟

العديد من هذه الخلايا المناعية لا تنتشر بحرية في الدم ، ولكنها تتسلل وتوفر المراقبة في الأنسجة. تختلف هذه المجموعة من الخلايا الليمفاوية المتسللة إلى الأنسجة (TILs) عن المجموعة المنتشرة في أن الأولى تمثل عينة صغيرة فقط من إجمالي ذخيرة الخلايا التائية التي تقوم بمسح أي نسيج معين - على أساس مستقبلاتها وكذلك عوامل النمو و جزيئات الإشارات الأخرى - لتقيم في ذلك العضو أو النسيج المعين.

تمثل مكتبات TCRseq عينة من ذخيرة خلايا الدم المحيطي والخلايا الليمفاوية التي تتسلل إلى الورم (TIL). في حين أن بعض TCRs تحدث بنفس المعدل في كلا المجموعتين (اللون الوردي) ، فإن بعض TCRs تكون أكثر وفرة نسبيًا في TILs منها في الدم المحيطي (أخضر ، أرجواني) ، في حين أن بعضها يكون بكميات أقل بكثير ، لدرجة أنها ليست كذلك. تم الكشف عنها (سماوي). قد توجد TCRs الأكثر إثراءً في أنسجة الورم هناك بشكل غير متناسب لأن TCRs تربط المستضدات الموجودة فقط في أنسجة الورم ، مما يجعل هذه التسلسلات موضع اهتمام لمزيد من الدراسة ، كعلامات حيوية محتملة لتطور الورم أو كقوالب أو أهداف علاجية ( انظر أدناه).

تتيح لنا التطورات الحديثة في تسلسل الجيل التالي عالي الإنتاجية التقاط TCRs من عينة كاملة (TCRseq) - خلايا الدم المنتشرة أو الأنسجة المخترقة بالخلايا التائية - ووصف السكان من حيث توزيع TCRs. باستخدام الإحصائيات ، نقوم بتحليل تنوع هؤلاء السكان ، ومقارنتهم ببعضهم البعض ، والبحث عن أنماط عبر مجموعات من المرضى الذين يعالجون من السرطان. كيف تختلف ذخيرة TCR داخل الورم عن تلك الموجودة في الدورة الدموية؟

نحدد حاليًا الخصائص التي تشير إلى تفاعل خاص بالورم: كيف تبدو استجابة الخلايا التائية المضادة للورم عندما تعمل؟ متى تفشل؟ متى تمت استعادته من خلال العلاج المناعي؟ قد تكون هذه الخصائص مفيدة كمؤشرات حيوية متعددة الأبعاد لمراقبة تطور الورم والاستجابة العلاجية. نحن نستخدم أيضًا تسلسل مرجع TCR لتحديد المستقبلات التي يمكن تكييفها لاستخدامها كعلاجات مضادة للأورام.

يمكن استخدام تسلسلات TCR الخاصة المرتبطة إما بتطور الورم أو انحداره مباشرة لتطوير العلاجات. (قمة) يمكن اختبار TCRs للخلايا التائية الحالة للخلايا (CTL) التي تتوسع بالتزامن مع انحدار السرطان كقوالب لخلايا T مستقبلات المستضد الكيمري (CAR) المهندسة ، والتي ستكون قادرة على التعرف على الورم ومهاجمته باستخدام مستقبل يعتمد على أن TCR. (قاعيمكن حظر الخلايا التائية التنظيمية (Tregs) التي تثبط نشاط CTLs النشط المضاد للورم (وبالتالي حماية الورم) عن طريق العلاجات المناعية التي تستهدف TCRs.

TCRseq @ MSK

نقوم بإجراء تسلسل TCR للعينات السريرية في الموقع بالتعاون مع عملية الجينوم المتكاملة ، ونوفر تحليلاً لبيانات التسلسل الخام (عند الاقتضاء) ، فضلاً عن تحليل المستخدم النهائي المدعوم (قيد التطوير). يدعم IPOP حاليًا منصات إنشاء مكتبات TCR التجارية التالية:

  • ملف تعريف iR (TCRa و TCRb) - iRepertoire
  • التنميط SMARTer Human TCR a / b (TCRa و TCRb) - Clontech
  • ImmunoSEQ (TCRb فقط) - التقنيات الحيوية التكيفية

نحن نختبر بنشاط ودمج المنتجات والأنظمة الأساسية الجديدة ، ونطور أدوات تحليلية متعلقة بالعلاج المناعي بالتعاون مع cBioPortal.

شؤون الموظفين: جينيفر سيمز ، جوناثان هافيل

أحد أهداف IPOP هو استخراج المعلومات المناعية التي ستسمح للأطباء بتوقع أي المرضى من المرجح أن يستجيبوا للعلاج المناعي. ندرس النمط الظاهري للورم ، أو سلوك الخلية ، والذي يتم تحديده إلى حد كبير من خلال المستويات التي يتم التعبير عن كل جين عندها. على وجه الخصوص ، نستخدم التسلسل عالي الإنتاجية للحمض النووي الريبي من خزعات الورم لدراسة كيفية تغير التعبير الجيني مع تقدم السرطان ، وعندما يتم إعطاء العلاج ، وعندما يكون العلاج فعالاً. مقارنة الأورام من المرضى الذين يستجيبون مع أولئك من المرضى الذين لا يسمحون لنا بتحديد أي مجموعات مميزة من سمات الورم التي يمكن ترجمتها إلى مؤشرات حيوية تشخيصية وإنذارية وعلاجية لاستخدامها في المرضى في المستقبل.

توفر مستويات التعبير عن الجينات أيضًا معلومات حول البيئة التي يتطور فيها الورم ، لا سيما كيفية تفاعل الجهاز المناعي للمريض معها. باستخدام أحدث التقنيات الحسابية ، يمكننا دمج هذه المعلومات لفهم أنواع الخلايا المناعية الناجحة في هذه العملية.

التعبير التفاضلي

تختلف الأورام عن بعضها البعض ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن الجهاز المناعي لكل مريض يتفاعل مع الورم باستخدام مجموعة فريدة من الخلايا لمحاولة تدميره. إن سلوك الخلايا السرطانية غير الطبيعية ، والنشاط المناعي المضاد للأورام ، والنشاط المناعي الالتهابي غير النوعي ، وتلف الأنسجة ، تشكل ملامح التعبير الجيني لكل من الخلايا السرطانية وغير الورمية بطرق فريدة.

يخضع الحمض النووي الريبي المأخوذ من أنسجة الورم لتسلسل عالي الإنتاجية من الجيل التالي ، والذي يعطي "قراءة" قصيرة للنيوكليوتيدات كناتج. يتم ترتيب هذه القراءات ومواءمتها مع الجينوم البشري ، مما يعطي كمية الحمض النووي الريبي من كل جين. لكل جين ، يمكننا بعد ذلك إجراء اختبار إحصائي للتعبير الأعلى أو الأدنى بشكل تفاضلي بين مجموعتين من العينات (على سبيل المثال ، أورام المرضى المستجيبين للعلاج والمرضى غير المستجيبين). يمكننا بعد ذلك تحديد الجينات المعبر عنها تفاضليًا ، أو مجموعات الجينات ذات الصلة وظيفيًا ، والتي تعكس برامج مختلفة للجينات المعبر عنها أو تركيبات الخلايا المختلفة بين الأورام.

يتمثل أحد تطبيقات تحليلات التعبير الجيني التفاضلي في مقارنة ملامح ما قبل العلاج وما بعد العلاج للأورام التي استجابت للعلاج المناعي مع تلك التي لم تستجب للعلاج المناعي. يمكننا أيضًا تحديد جينات العلامات أو مجموعات الجينات المرتبطة وظيفيًا والتي ، إذا كانت مرتفعة أو منخفضة بشكل غير عادي قبل العلاج ، تتوافق مع استجابات أفضل لعلاجات معينة. يمكن أن تمكن مثل هذه التوقيعات التنبؤية خزعة بسيطة قبل العلاج للمساعدة في تكييف نظام علاج المريض.

في IPOP ، يتحسن خط الأنابيب الخاص بنا لأتمتة هذه التحليلات وتصورها باستمرار. تتيح لنا أدوات تصور البيانات عالية الأبعاد مثل oncoprints وخرائط Visne تنظيم وتقديم العشرات من المعلمات (على سبيل المثال ، بيانات التعبير الجيني RNASeq بالتوازي مع المعلمات السريرية) في وقت واحد ، دون التضحية بتعقيدها ، لإثراء فهمنا للبيئة المناعية للسرطان .

في إحدى الدراسات الحديثة ، حدد التجميع الهرمي للتعبير عن الجينات عبر خزعات الورم من المرضى الذين كانوا مستجيبين بشدة (+++) ، أو ضعيف الاستجابة (+) ، أو غير مستجيبين (-) للعلاج المضاد لـ PD-1 مجموعتين فرعيتين من الجينات ، تم التعبير عن أحدها بشكل كبير بين المرضى المستجيبين سريريًا ، وتم التعبير عن واحد منها بشكل كبير بين المرضى غير المستجيبين. يمكن استخدام إثراء الجينات المرتبطة وظيفيًا في هذه المجموعات لاستنتاج كيفية ارتباط توقيع الجين بهذه المستويات من الاستجابة المناعية.

تكوين الخلية (في فك السيليكو)

تتسلل العديد من أنواع الخلايا المناعية المختلفة إلى الأنسجة ، حيث تؤدي أدوارًا مختلفة في مراقبة الأورام أو الإصابات أو الالتهابات. على سبيل المثال ، أنواع معينة من الخلايا التائية قادرة على قتل الخلايا المختلة وظيفيًا أو الورمية أو المصابة بشكل مباشر ، بينما تلتقط الخلايا الوحيدة والخلايا الضامة حطام الخلية الحرة العائمة وتقدم هذه المستضدات المحتملة إلى الخلايا التائية.يمكن أن يساعد هذا التفاعل ، الذي يتطلب كلاً من الخلايا التائية والخلايا العارضة للمستضد ، في تنشيط أو قمع جميع الخلايا التائية التي تتعرف على المستضدات نفسها. وفي الوقت نفسه ، تنتج الخلايا البائية أجسامًا مضادة يمكن أن تنتشر بسرعة في جميع أنحاء الجسم لتحييد تهديد معين. وبالتالي فإن الوفرة النسبية لأنواع الخلايا المختلفة يمكن أن تشير إلى أنماط التعرف على الورم النشطة ، والتي يمكن قمعها.

يلعب نوع ودرجة التسلل المناعي إلى الأورام دورًا مهمًا في فعالية العلاج المناعي. إن وفرة الرنا المرسال (mRNA) لجينات معينة في خزعة الأنسجة لا تسمح لنا فقط بتحديد جين التعبير التفاضلي بين العينات ، بل يمكننا أيضًا من حساب الوفرة النسبية لأنواع الخلايا المناعية المختلفة في البيئة المكروية المحلية. باختصار ، من mRNA للعينة السائبة ، يمكننا الكشف عن التعبير العالي لجينات التوقيع أو إثراء مجموعة فرعية من الجينات الخاصة بنوع خلية واحد ، ومقارنتها بالتعبير عن الجينات الخاصة بأنواع الخلايا الأخرى. نحن نستخدم خوارزميات حسابية مثل آلات المتجهات الداعمة (SVMs) أو إثراء مجموعة الجينات أحادية العينة (ssGSEA) لترجمة التعبير عن هذه التوقيعات إلى وفرة نسبية لمجموعات الخلايا المناعية المقابلة.

لأن العلاجات المناعية تؤدي وظائف مختلفة - مثل الحفاظ على تنشيط الخلايا المناعية ، وإنقاذ الخلايا المناعية التي تم تنشيطها ثم استنفدت ، أو تحفيز التفاعل المضاد للورم بين الخلايا المناعية التي لم تتعرض سابقًا لمستضدات الورم - فهم أنواع الخلايا المناعية الموجودة (أو لا) في البيئة المكروية للورم آثار على التنبؤ بالاستجابة لهذه العلاجات المناعية ، واختيار العلاج المناسب لكل مريض.

من عينة الورم الكتلي ، تُستخرج جزيئات الرنا المرسال من مزيج الخلايا المناعية (الملونة والرمادية) والخلايا غير المناعية (البنية ، مثل الورم). يوفر تشغيل تسلسل الجيل التالي عالي الإنتاجية على خليط mRNA ملف تعريف التعبير الجيني لعينة الخزعة (يسار). باستخدام تواقيع التعبير الجيني المعروفة ، يمكن تفكيك نسبة جزيئات الرنا المرسال التي تمثل كل مجتمع مناعي مخترق (أسفل) ، ويمكن استنتاج تكوين (الوفرة النسبية) لأنواع الخلايا المناعية في السكان (على اليمين).

شؤون الموظفين: Fengshen Kuo، Alexis Desrichard

تتعرف الخلايا التائية على التهديدات الميكروبية والسرطان من خلال الارتباط بالقطع المتدهورة من البروتينات الأجنبية (الببتيدات) التي تقدمها جزيئات معقد التوافق النسيجي الرئيسي (MHC). يتم التعبير عن جزيئات العرض هذه على سطح معظم أنواع الخلايا ، ولكن بشكل خاص على خلايا مناعية معينة توفر مراقبة الأنسجة.

توجد الجينات التي تشفر بروتينات MHC class I (تسمى جينات HLA class I في البشر) في الكروموسوم 6 ، وهناك ثلاثة منها: HLA-A و HLA-B و HLA-C. كل شخص لديه نسختان (أليلات) من كل جين (واحدة من كل والد) ، وبما أن هذه الجينات هي الأكثر تعددًا (متغيرًا في تسلسل الحمض النووي) في الجينوم البشري بأكمله ، فإن الأليلات الستة التي يمتلكها كل شخص غالبًا ما تكون مختلفة ، و نادرا ما تتطابق مع تلك الخاصة بالأفراد غير المرتبطين وراثيا. هناك أليلات معينة (على سبيل المثال HLA-A * 02:01) أكثر انتشارًا في جميع أنحاء العالم. علاوة على ذلك ، يختلف تواتر أليلات HLA عبر المناطق الجغرافية والسكان.

عدد مرات تكرار أليلات HLA-A عبر مناطق جغرافية مختلفة. تظهر الترددات المقيسة لبعض أليلات HLA-A في مناطق جغرافية متنوعة. لكل أليل HLA-A ، يمثل كل شريط ملون تردد الأليل في منطقة جغرافية معينة. تم الحصول على البيانات من http://www.allelefrequencies.net/.

نحن ندرس كيفية تأثير أليلات HLA التي يستخدمها المريض على الاستجابة للعلاج المناعي. يلعب عرض الببتيدات للخلايا التائية بواسطة بروتينات معقد التوافق النسيجي الكبير دورًا مهمًا في الاستجابة المناعية التكيفية ، ويؤثر بشدة على كيفية استجابة الخلايا التائية لهذا الببتيد. على سبيل المثال ، تنشط بعض جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير الخلايا التائية بقوة ، وهو أمر مرغوب فيه إذا كان هذا المستضد يمثل تهديدًا (مثل عدوى فيروسية أو بروتين مختل أو متحور ينتجه الورم) ولكن يمكن أن يكون خطيرًا إذا كان المستضد طبيعيًا ويحدث في حالة صحية. الخلايا. نظرًا لأن تقوية التعرف الصحيح على الببتيدات الذاتية مقابل الببتيدات غير الذاتية بواسطة الخلايا التائية هو وظيفة رئيسية لـ MHCs ، ويصبح هذا التمييز مشوشًا في حالة السرطان ، فمن المهم استخدام بيانات التسلسل الجيني لتحديد ستة أليلات HLA لدى أي مريض عند محاولة تحديد كيفية تفاعل جهاز المناعة لديه مع طفرات ببتيدات الورم.

في الوقت الحالي ، فإن المعيار الذهبي لتحديد أليلات HLA لدى المريض هو الكتابة القائمة على تفاعل البوليميراز المتسلسل ، حيث يتم تضخيم موضع HLA على وجه التحديد ثم ترتيب تسلسله. نظرًا لأن التسلسل الجيني قد حقق تغطية أعلى وأعلى ، فإن التنميط الجيني HLA في السيليكو يوفر بديلاً فعالاً واقتصاديًا عندما يتم بالفعل تسلسل جينوم المريض. توفر أدوات البرامج الحالية دقة تصل إلى 99٪ لمعظم التطبيقات السريرية. بالنسبة للتطبيقات السريرية التي تتطلب دقة أعلى ، مثل التنبؤ بعرض مستضد الورم بواسطة أليلات HLA معينة ، والتي تختلف عن أقرب الأليلات الأخرى من خلال عدد قليل من النيوكليوتيدات ، فإننا نقوم بتنقية خطوط الأنابيب الحسابية لتحديد HLA باستخدام مناهج التجميع ، والترجيح القائم على السكان ، والتجمعات البديلة للجينومات المرجعية البشرية.

شؤون الموظفين: دييجو تشويل ، فلاديمير ماكاروف ، فنغشين كو

يعد فهم التركيب الخلوي للورم والخلايا المناعية على مستوى علامات البروتين المظهرية جزءًا مهمًا من التحقيق في علم المناعة الورمي. يستخدم IPOP العديد من التقنيات التجريبية لتحديد التعبير الكمي للبروتينات ذات الأهمية في الخلايا السرطانية الفردية والخلايا المناعية. يسمح قياس التدفق الخلوي المعتمد على الجسم المضاد بالتقدير الدقيق للبروتينات خارج الخلية وداخل الخلايا ذات الأهمية. باستخدام فرز الخلايا المنشطة الفلورية (FACS) ، يمكن تقسيم مجموعات الخلايا المناعية أو السرطانية الفردية لمزيد من التحليل المصب بما في ذلك تسلسل الحمض النووي والحمض النووي الريبي.

من حين لآخر ، قد يرغب الباحثون في تحديد التعبير الكمي عن عدد كبير من البروتينات داخل الخلايا وخارجها في وقت واحد من عينة واحدة. يحد قياس التدفق الخلوي التقليدي من عدد المعلمات المتزامنة التي يمكن اكتشافها بسبب التداخل الطيفي الناتج عن الفلوروفور. للتغلب على هذا الحاجز ، يستخدم IPOP القياس الخلوي الكتلي عن طريق تقنية وقت الرحلة (CyTOF). يحدد CyTOF البروتينات داخل الخلايا وخارجها باستخدام الأجسام المضادة المرتبطة بالمعادن الثقيلة الأرضية النادرة. بعد التلوين المعتمد على الجسم المضاد ، تتأين العينة ويتم تحديد تركيبة الجسم المضاد للخلايا المفردة لاحقًا. الميزة الأساسية لـ CyTOF هي قدرتها على تحليل لوحة قوية محددة من قبل المستخدم للأهداف الخلوية في وقت واحد من عينة واحدة باستخدام نهج قائم على الجسم المضاد. يمكن بعد ذلك تحليل البيانات متعددة المعلمات باستخدام برنامج قياس التدفق الخلوي التقليدي أو تقنيات أكثر تعقيدًا بما في ذلك مخططات SPADE أو ViSNE. يتم تنفيذ مشاريع IPOP CyTOF حاليًا بالتعاون مع مركز Mount Sinai لمراقبة المناعة البشرية (HIMC) (212-824-9354 ، [email protected]).

تم تجميع الخلايا الليمفاوية المتسللة إلى الورم وخلايا الدم أحادية النواة من مريض مصاب بسرطان الرأس والرقبة الحرشفية من خلال تلطيخها لعلامات النمط المناعي (تمثل المجموعات خلايا ذات أنماط ظاهرية متشابهة ، حيث يشير القرب على المؤامرة إلى التشابه) ، باستخدام الجار العشوائي الموزع على شكل حرف T خوارزمية التضمين (t-SNE). يشير مقياس اللون إلى اكتشاف بروتين CD8 ، وتم تطبيعه عبر الخلايا ، والذي يميز أنواع الخلايا (المجموعات) التي تعبر عن علامة سلالة الخلايا التائية الحالة للخلايا.


شاهد الفيديو: Harnessing neoantigens for individualized cancer immunotherapy (ديسمبر 2022).