ما دور الحمض النووي للميتوكوندريا في تطور سرطان الدم؟

تعد الميتوكوندريا ضرورية لإنتاج الطاقة في الخلايا، وبالتالي تلعب دورا رئيسيا في تغذية نمو السرطان، ومع ذلك، لم يكن من الواضح كيف يساهم الحمض النووي للميتوكوندريا في السرطان.

درس العلماء في مستشفى سانت جود لأبحاث الأطفال مستويات مختلفة من الحمض النووي للميتوكوندريا المتحور لمعرفة تأثيرها على خلايا سرطان الدم.

ووجد العلماء أنه في حين تم منع نمو السرطان في الخلايا التي تحتوي جميع الميتوكوندريا فيها على الحمض النووي للميتوكوندريا المتحور، فقد زاد بشكل ملحوظ في الخلايا التي تحتوي على كميات معتدلة من الحمض النووي للميتوكوندريا المتحور.

من خلال تضخيم إنزيم حيوي لإنتاج الطاقة، تمكن الباحثون أيضًا من إعادة بدء نمو السرطان في خلايا سرطان الدم ذات الحمض النووي للميتوكوندريا المتحور بالكامل.

وبشكل جماعي، تسلط هذه النتائج الضوء على ارتباط غير مستكشف بين الحمض النووي للميتوكوندريا والوظيفة الأيضية لخلايا السرطان.

نُشرت النتائج في مجلة Science Advances.

الحمض النووي للميتوكوندريا

يوجد الحمض النووي للميتوكوندريا حصريًا داخل الميتوكوندريا ويحتوي على 37 جينًا فقط، وهي مسؤولة إلى حد كبير عن إنتاج الطاقة.

تحدث الطفرات لهذا الحمض النووي بنفس الطريقة التي تحدث بها الطفرات في الحمض النووي الموجود في النواة، لكن دراسة تأثير هذه الطفرات على السرطان أكثر تحديًا.

سمحت التطورات الأخيرة للدكتورة مونديرا كوندو، قسم علم الأحياء الخلوي والجزيئي في سانت جود، بالبدء في معالجة هذه الفجوة المعرفية.

قالت كوندو: "إن الدور الذي تلعبه طفرات الحمض النووي للميتوكوندريا في الإصابة بالسرطان مثير للجدل. وتشير بعض الأبحاث إلى أنها قد تؤدي إلى الإصابة بالأورام، بينما تقول أبحاث أخرى إنها لا تؤثر على الإطلاق، ولم يكن هذا الدور معروفًا في الأساس".

إن إدخال طفرات فردية إلى الحمض النووي للميتوكوندريا يشكل تحديًا كبيرًا نظرًا للعدد الكبير من الميتوكوندريا داخل كل خلية، وبدلًا من ذلك، استخدم الباحثون نموذجًا لفأر مصاب بسرطان الدم مع نظام تصحيح جيني معيب يسمى Polg، والذي يتراكم فيه تدريجيًا طفرات الحمض النووي للميتوكوندريا.

من خلال تعطيل وظيفة التدقيق اللغوي لـ Polg في أحد الخطوط الأبوية (متماثلة الزيجوت) أو في كليهما (متماثلة الزيجوت)، يمكن للباحثين النظر في العبء الذي تفرضه طفرات mtDNA على نمو الورم بناءً على عدد الميتوكوندريا التي تحتوي على mtDNA متحور.

وجد الباحثون أن الفئران المتغايرة الزيجوت (تلك التي تحتوي على عدد معتدل من الميتوكوندريا المتحولة) بدت وكأنها تعمل على تضخيم نمو سرطان الدم. أما الفئران المتماثلة الزيجوت التي تحتوي على عدد كبير من الطفرات فكان لها التأثير المعاكس، حيث عملت على منع نمو الورم.

وقالت كوندو: "حتى الآن، ركز الباحثون على نهج الكل أو لا شيء، معتقدين أن الكثير من الطفرات تضعف وظيفة الورم".

وأضافت: "ولكن فيما يتعلق بسرطان الدم، تشير نتائجنا إلى أن المستوى المتوسط ​​من الطفرات في الميتوكوندريا قد يعزز تكوين سرطان الدم".

وقد يكون هذا التأثير مرتبطًا بقدرة خلايا اللوكيميا على إعادة برمجة عملية التمثيل الغذائي لديها لتزدهر في بيئة الورم القاسية (مرونتها).

وأوضحت: "إن كمية الإجهاد الأيضي الناجمة عن طفرة الحمض النووي للميتوكوندريا تزيد من مرونة الخلايا، لذا فإن التعرض لقدر ضئيل من الإجهاد الأيضي في الفئران غير المتجانسة قد يزيد من قابلية التحول بواسطة الجينات السرطانية المختلفة، بينما في الفئران متماثلة اللواقح، تتوقف هذه الجينات عن العمل بشكل أساسي، وكان التأثير على عملية التمثيل الغذائي شديدًا لدرجة أنه لا يمكن التغلب عليه".

ولاستكشاف الآليات وراء ذلك، نظر الباحثون إلى إنزيم يسمى بيروفات ديهيدروجينيز.

يربط هذا الإنزيم بين مرحلتين من التنفس الخلوي: تحلل الجلوكوز ودورة حمض الستريك، وبذلك، يساعد بيروفات ديهيدروجينيز في تنظيم اللدونة الأيضية للخلايا.

وجد الباحثون أنه من خلال منع "إيقاف تشغيل" إنزيم بيروفات ديهيدروجينيز، يمكنهم استعادة مرونة خلايا اللوكيميا في الفئران المتماثلة اللواقح (ذات الطفرة العالية).

تشير هذه النتائج إلى أن دورة حمض الستريك تتوقف في النماذج المتماثلة اللواقح، لذا فإن تعزيزها يعيد نمو هذه الخلايا.

وبشكل جماعي، تقدم النتائج دليلًا واضحًا على أن المستويات المنخفضة إلى المتوسطة من طفرات mtDNA يمكن أن تساهم في تكوين سرطان الدم وأن التعطيل الكامل لوظيفة الميتوكوندريا يمكن أن يكون له التأثير المعاكس، مما يؤدي في الأساس إلى وقف نمو الورم.