تحديد المؤشرات الرئيسية في تطور سرطان البنكرياس

نجح فريق من العلماء والباحثين في تحديد المؤشرات الرئيسية في تطور سرطان البنكرياس باستخدام خط أنابيب تحليل جديد.

باستخدام سير عمل جديد يدمج النسخ المكاني والتعلم الآلي لتحليل التصوير والتكامل مع مجموعات بيانات الخلية الفردية، حدد الباحثون في مركز جونز هوبكنز كيميل للسرطان علامات جزيئية وخلوية جديدة في تطوير أحد أكثر سرطانات البنكرياس عدوانية وفتكًا: سرطان القناة البنكرياسية (PDAC).

أورام البنكرياس الظهارية

ووفقا لموقع ميديكال إكسبريس، تنشأ أورام البنكرياس الظهارية من آفات ما قبل السرطان في البنكرياس.

يمكن أن يظهر أحد أنواع هذه الآفات، الأورام الظهارية البنكرياسية (PanINs)، في البنكرياس قبل سنوات من تطورها إلى سرطان غزوي.

ولأن الأورام الظهارية البنكرياسية صغيرة جدًا، فلا يمكن اكتشافها بواسطة اختبارات التصوير السريري التقليدية.

تستطيع طرق التحليل السابقة، مثل التسلسل الشامل والتسلسل الخلوي المفرد، التقاط التعبير الجيني للخلايا السرطانية وأنواع الخلايا الأخرى في البيئة المحيطة بالورم.

ومع ذلك، فإن ما ينقصنا هو العلاقات المكانية بين هذه الأنواع من الخلايا داخل الأورام وحولها، كما تقول الدكتورة لوسيان كاغوهارا، المؤلفة المشاركة في الدراسة والأستاذة المساعدة في علم الأورام في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز.

كانت الدكتورة إيلانا فيرتيج، أستاذة علم الأورام ومديرة قسم العلوم الكمية لعلم الأورام والمديرة المشاركة لمعهد التقارب ومركز تدريب وتحليل الخلايا الفردية في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز، أيضًا من بين المؤلفين الرئيسيين للدراسة.

وباستخدام النسخ المكاني -وهي تقنية تستخدم لقياس ورسم خريطة التعبير الجيني في مقطع من الأنسجة- طور الباحثون خط أنابيب تحليل ثلاثي الاتجاهات لرسم خريطة للتغيرات في التعبير الجيني من تسعة مرضى في 14 PanINs، بما في ذلك خمسة PanINs نادرة وعالية الجودة.

وقد تم تطوير أدوات التعلم الآلي المستخدمة لتحليلات التصوير (CODA) وللتكامل مع مجموعات بيانات الخلية الفردية PDAC، من خلال طرق التكامل المتعددة المبتكرة CoGAPS (نشاط الجينات المنسق في مجموعات الأنماط) وprojectR، في دراسات سابقة في جامعة جونز هوبكنز.

جعل الباحثون بياناتهم وبرمجياتهم متاحة للباحثين الآخرين لاكتشاف المزيد من الأفكار حول سرطان البنكرياس، ومن خلال أدوات مفتوحة المصدر، لتكييف أساليب التحليل الخاصة بالنسخ المكاني للأبحاث الطبية الحيوية على نطاق واسع.

تقدم نتائج عملهم، التي نُشرت في Cell Systems، رؤى جديدة حول التعبير الجيني والتوزيع المكاني لأنواع مختلفة من الخلايا في البيئة ما قبل السرطانية حول PanINs.

تعد النتائج أساسية لفهم كيفية تطور PanINs إلى PDAC، مما يضع الأساس للكشف المبكر في المستقبل عن هذا النوع وغيره من أنواع سرطان البنكرياس.

وأظهر التحليل ثلاثي الاتجاهات أن بعض السمات الرئيسية لسرطان البنكرياس كانت موجودة في PanINs.

تقول كاغوهارا: "عندما نظرنا إلى تطور آفات PanIN من الدرجة الطبيعية إلى الدرجة العالية، وجدنا أن تكاثر الخلايا يزداد تدريجيًا بينما تنخفض الإشارات الالتهابية، وهو ما قد يكون مهمًا لفهم المناعة المنخفضة الجوهرية لهذه الأورام".

وتضيف أن هذا يشير إلى أن الخلايا الموجودة في PanINs وحولها تخلق بالفعل بيئة أكثر تثبيطًا للمناعة قبل أن يتطور سرطان البنكرياس القحفي الغازي بالكامل.

وكشفت النتائج أيضًا عن اختلافات مكانية في الخلايا.

تقول كاغوهارا: "لقد وجدنا أن الخلايا الليفية المرتبطة بالسرطان، والتي تلعب دورًا رئيسيًا في بيولوجيا سرطان البنكرياس القحفي واستجابتها للعلاجات، كانت موجودة بالفعل في المرحلة قبل الخبيثة، وهو ما يتفق مع الأبحاث السابقة في النماذج الحيوانية لسرطان البنكرياس ولكن لم يتم ملاحظتها سابقًا في البشر".

وتضيف: "إن خلايا PanIN صغيرة جدًا - أقل من مليمتر واحد في الحجم - لذلك فوجئنا جدًا بأنه حتى باستخدام عدد قليل جدًا من الخلايا، تمكنا من اكتشاف توقيعات قوية من تلك الآفات".

وبعيدًا عن النتائج الرئيسية، تسلط الدراسة الضوء على قوة الأدوات الحاسوبية في تعزيز فهم الأمراض البشرية.