بر اساس مطالعه‌ای جدید، انواع مختلف سرطان دارای “اثر انگشت” مولکولی منحصر‌به‌فردی هستند که در مراحل اولیه بیماری با دقتی بالا قابل شناسایی است و اسکنرهایی کوچک و قابل‌حمل می‌توانند این اثر انگشت‌ها را در عرض چند ساعت شناسایی کنند.
محققان مرکز تنظیم ژنوم (CRG) در بارسلونا این پیشرفت را به نام خود ثبت و راه را برای آزمایش‌های تشخیصی غیرتهاجمی هموار کردند که می‌تواند انواع مختلف سرطان را سریع‌تر و در مراحل اولیه‌تر نسبت به روش‌های فعلی شناسایی کند.
این مطالعه بر روی ریبوزوم‌ها، کارخانه‌های تولید پروتئین در سلول، متمرکز است. برای دهه‌ها تصور می‌شد که ریبوزوم‌ها در سراسر بدن انسان دارای نقشه‌ای یکسان هستند. با این حال، محققان لایه‌ای پنهان از پیچیدگی را کشف کردند؛ تغییرات شیمیایی کوچکی که بین بافت‌های مختلف، مراحل رشدی و بیماری‌ها متفاوت است.
پروفسور ایوا نووآ، نویسنده اصلی مطالعه و محقق CRG، توضیح می‌دهد:
ریبوزوم‌های ما یکسان نیستند. آنها در بافت‌های مختلف تخصصی شده‌اند و امضاهای منحصر‌به‌فردی دارند که نشان‌دهنده وضعیت بدن ماست. این تفاوت‌های جزئی می‌توانند اطلاعات زیادی درباره سلامتی و بیماری ارائه دهند.
ریبوزوم‌ها از پروتئین‌ها و نوع خاصی از مولکول RNA به نام RNA ریبوزومی (rRNA) تشکیل شده‌اند. مولکول‌های rRNA هدف تغییرات شیمیایی هستند که بر عملکرد ریبوزوم تأثیر می‌گذارند. دکتر نووآ اضافه می‌کند:
۹۵٪ RNA انسانی، RNA ریبوزومی است و این مولکول‌ها در سلول‌های ما بسیار فراوان هستند.
تشخیص اثر انگشت وابسته به هر بافت
محققان تغییرات شیمیایی در rRNA را در بافت‌های مختلف انسانی و موش شامل مغز، قلب، کبد و بیضه بررسی کردند. آنها الگوهای منحصر به فردی از تغییرات rRNA کشف کردند که آن را «اثر انگشت اپی‌ترانسکریپتومیک» نامیدند.
دکتر ایوان میلنکوویک ، نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید:
اثر انگشت ریبوزوم به ما می‌گوید که سلول از کجا آمده است. این شبیه به این است که هر بافت نشانی خود را روی یک برچسب بگذارد تا در صورت گم شدن، شناخته شود.
این تیم مجموعه‌های مختلفی از اثرات انگشت را در نمونه‌های بافتی بیماران مبتلا به سرطان، به‌ویژه در ریه و بیضه پیدا کردند. دکتر میلنکوویک می‌گوید:
سلول‌های سرطانی “کم‌تغییر” هستند، به این معنی که برخی از این نشانه‌های شیمیایی را به طور مداوم از دست می‌دهند. ما فکر کردیم این می‌تواند یک نشانگر زیستی قوی باشد.
آنها سرطان ریه را به طور دقیق‌تر بررسی کرده و بافت‌های طبیعی و بیمار مربوط به ۲۰ بیمار مبتلا به سرطان ریه در مراحل I و II را مطالعه کردند. آنها توانستند تأیید کنند که rRNA در سلول‌های سرطانی کم‌تغییر است. سپس از این داده‌ها برای آموزش الگوریتمی استفاده کردند که می‌تواند نمونه‌ها را تنها بر اساس این اثر انگشت مولکولی منحصربه‌فرد طبقه‌بندی کند.
این آزمایش با دقت تقریباً کامل توانست بین سرطان ریه و بافت سالم تمایز قائل شود. دکتر میلنکوویک توضیح می‌دهد:
بیشتر سرطان‌های ریه در مراحل پیشرفته تشخیص داده می‌شوند. در اینجا، ما توانستیم آن را بسیار زودتر از معمول شناسایی کنیم، که روزی خواهد توانست زمان ارزشمندی برای بیماران بخرد.
پیشرفت در فناوری توالی‌یابی نانوپور
این مطالعه با استفاده از فناوری جدیدی به نام توالی‌یابی مستقیم RNA با نانوپور انجام شد که امکان تحلیل مستقیم مولکول‌های rRNA همراه با تمام تغییرات آن را فراهم می‌کند. دکتر نووآ می‌گوید:
این روش به ما اجازه می‌دهد تغییرات را به همان صورتی که هستند و در بستر طبیعی‌شان ببینیم.
پیش از ظهور توالی‌یابی نانوپور، تکنیک‌های مرسوم RNA را به گونه‌ای پردازش می‌کردند که تغییرات شیمیایی قبل از مطالعه حذف می‌شد.
دکتر نووآ اضافه می‌کند:
دانشمندان معمولاً RNA ریبوزومی را حذف می‌کردند چون آن را اطلاعات تکراری می‌دانستند که مانع آزمایش‌ها می‌شود. اما اکنون این داده‌ها را از سطل زباله بازیابی کرده و به یک گنجینه تبدیل کرده‌ایم، به‌ویژه زمانی که اطلاعات تغییرات شیمیایی ثبت شود. این یک پیشرفت شگفت‌انگیز است.
توالی‌یابی نانوپور این مزیت را دارد که از دستگاه‌های کوچک و قابل‌حمل استفاده می‌کند که در کف دست جا می‌گیرند. محققان می‌توانند نمونه‌های زیستی را در دستگاه قرار داده و مولکول‌های RNA را در همان لحظه اسکن کنند.
این مطالعه نشان داد که می‌توان با اسکن تنها ۲۵۰ مولکول RNA از نمونه‌های بافتی، سلول‌های سرطانی و طبیعی را تشخیص داد. این مقدار کسری از ظرفیت دستگاه‌های معمول توالی‌یابی نانوپور است. دکتر نووآ توضیح می‌دهد:
ایجاد یک آزمایش سریع و دقیق که اثر انگشت ریبوزومی سرطان را با حداقل مقدار بافت شناسایی کند، امکان‌پذیر شده است.
گامی به سوی تشخیص‌های غیرتهاجمی
در بلندمدت، محققان قصد دارند روشی تشخیصی ایجاد کنند که اثر انگشت سرطان را در RNA در گردش خون شناسایی کند. این روش کمتر تهاجمی خواهد بود زیرا تنها به یک نمونه خون نیاز دارد و نیازی به گرفتن نمونه بافت از بیماران نیست.
نویسندگان مطالعه هشدار می‌دهند که قبل از استفاده از این روش برای بهره‌مندی بالینی، نیاز به تحقیقات بیشتری است. دکتر میلنکوویک می‌گوید:
ما فقط سطح این دانش را خراشیده‌ایم. به مطالعات بزرگ‌تری نیاز داریم تا این نشانگرهای زیستی را در جمعیت‌های متنوع و انواع مختلف سرطان تأیید کنیم.
یکی از پرسش‌های مهمی که باید بررسی شود این است که چرا تغییرات در سرطان ایجاد می‌شوند. اگر تغییرات rRNA به سلول‌ها کمک می‌کنند که پروتئین‌هایی برای رشد کنترل‌نشده و بقا تولید کنند، محققان می‌توانند مکانیسم‌های مسئول این تغییرات را شناسایی کنند و راه‌های جدیدی برای معکوس کردن تغییرات مضر پیدا کنند.
دکتر نووآ می‌گوید:
ما به آرامی اما مطمئناً در حال کشف این پیچیدگی هستیم. فقط مسئله زمان است که بتوانیم زبان سلول را درک کنیم.
منبع: Scitechdaily
