Kronik lenfositik lösemi veya KLL olarak adlandırılan beyaz kan hücresi kanseri olan bazı hastaların tedaviden sonra neden nüksettiğini ve ikinci bir kansere neden olduğunu kimse gerçekten bilmiyordu. Bazı kanser hücreleri dirençli miydi?
Araştırmacıların barkodlama dediği yeni bir teknik kullanılarak bu gizeme beklenmedik bir cevap bulundu: Tedavi her zaman doğru hücreleri hedef almıyor.
Bilim adamları, kanserin her zaman bulunduğu ve ders kitaplarının kaynaklandığını söylediği olgun kemik iliği hücrelerinden kaynaklanmadığını keşfetti. Bunun yerine, bazı hastalar için kanserin ana damarı, vücudun tüm beyaz ve kırmızı kan hücrelerini oluşturan kök hücreler olan ilkel kemik iliği hücreleri olabilir. Kemoterapi tedavisinden etkilenmeyen bu hücreler, yeni kanser hücreleri üreterek nüksetmeye neden olabilir.
Keşif, kanser ve diğer hastalıkların kökenlerinin araştırılmasına yardımcı olan barkod yönteminin ilk meyvelerinden biridir. Sonuçlar, hasta terapilerine yol açmayacak kadar yeni. Ancak, hastalıkları tedavi etmek için yeni yöntemlere ilham vermesi beklenen kışkırtıcı keşiflere yol açıyorlar.
Yöntem, tek tek hücreleri, bir hücrenin tüm soyuna aktarılan bir damga ile işaretleyerek çalışır. Araştırmacılar bir hücreye bakabilir, barkodunu not edebilir ve soyunu ebeveynlerine, büyükanne ve büyükbabalarına, büyük büyükanne ve büyükbabalarına kadar izleyebilir – kökenlerine kadar – çünkü orijinal barkodlu hücreden ortaya çıkan her hücre aynı damgaya sahiptir.
Embriyonik gelişim sırasında barkodlama fikri, Dr. Jay Shendure ve Washington Üniversitesi’ndeki meslektaşları tarafından ortaya çıktı ve bu yöntem sınıfı, 2018’de Science dergisi tarafından yılın atılımı olarak ilan edildi. embriyo hücrelerinden kanser hücrelerine ve olgun hücrelere kadar değişen kodlama.
Örneğin, Dr. Shendure ve Pennsylvania Üniversitesi’ndeki başka bir grup meslektaşı, kanser hücrelerinin vücutlarındaki yayılmasını incelemek için pankreas kanserli farelerde barkod kullanıyor.
Yukarıdaki KLL vakasında, Boston Çocuk Hastanesi’nden Dr. Vijay Sankaran ve meslektaşları, tek tek hücreleri işaretleyen ve onların nesilleri tarafından kalıtılan zararsız, doğal olarak oluşan mutasyonlardan yararlanarak insan kanser hücrelerini barkodladı.
Barkodlama, Dr. Sankaran, “bize daha önce hiç sahip olmadığımız bir kanser görünümü vermeye başlıyor” dedi.
Teknik ayrıca Harvard Tıp Okulu’ndan Dr. Leonard Zon’a şaşırtıcı bir sonuç verdi. Belirsiz potansiyele sahip klonal hematopoezi veya yaşlı insanlarda yaygın olan ve kanser ve kalp hastalığı riskini artıran yaygın ancak tam olarak anlaşılmamış bir durum olan CHIP’yi incelemek istedi. CHIP, tek bir kan kök hücresinin soyu, diğer kök hücreleri sıkarak kemik iliğinin tamamını veya büyük bir bölümünü ele geçirdiğinde ortaya çıkar.
Araştırmak için, Dr. Zon, küçük, şeffaf zebra balıklarında tek tek kemik iliği kök hücrelerini farklı renklerle işaretledi. Sonuç, hastalarda olanlara benziyordu – balıklar yetişkin olduklarında, kan hücrelerinin yarısı tek bir renkti, yani tek bir kök hücreden elde edildiler.
Ama bir hücre nasıl devraldı?
Cevap bir sürprizdi. Baskın hücreler toksik inflamatuar proteinler salgıladı. Bu proteinler diğer kök hücrelerin büyümesini baskıladı ve kemik iliği hücrelerinin büyüdüğü ortama zarar verdi. Ancak kök hücre ebeveynleri hayatta kaldı ve toksin salgılayan yeni nesiller üretmeye devam etti.
Grup ayrıca mutant hücrelerde iltihaplanmaya karşı dirençli olmalarını sağlayan bir gen buldu. Bu geni bloke ettiklerinde, mutant hücreler artık kontrolü ele geçiremez hale geldi.
Boston Children’s’ta kök hücre biyoloğu olan Fernando Camargo, farklı bir soruna değindi – sağlıklı kemik iliği kök hücrelerini donörlerden naklederek standart kanser tedavileri neden bu kadar zor ve hastaları sıklıkla ciddi enfeksiyonlara karşı savunmasız bırakıyor?
O ve meslektaşları, farelerde kemik iliği hücrelerini genetik olarak CRISPR olarak bilinen gen düzenleme tekniğiyle işaretleyerek kodladıklarında, herkesin kök hücre dediği hücrelerin kan üretimine ana katkıda bulunanlar olmadığını keşfetti.
Dr. Camargo, “Bunların normalde tüm kanınızı oluşturan hücreler olduğunu varsaydık,” dedi.
Bunun yerine, progenitör hücreler olarak adlandırdığı farklı bir hücre grubu, canlı hayvanlarda çoğu kanı meydana getirir. Kök hücre naklinde, hem progenitör hücreler hem de varsayılan kök hücreler nakledilir, ancak progenitör hücreler yeni ortamda hızla ölür.
Şimdi soru şu: Progenitör hücreler neden nakilden sağ çıkamıyor? Kemik iliğini nakil için temizleyen güçlü radyasyon ve kemoterapi dozları, iliği yaşanmaz hale getirebilir. Ya da kana kök hücre enjekte edilen progenitör hücreler kemik iliğine ulaşamıyor olabilir.
Dr. Camargo başını sallayarak kaldı.
“Kan kök hücreleri hakkında her şeyi bildiğimizi sanıyorduk” dedi. “Açıkçası, yapmadık.”