إن الماصة النانوية ذات التقنية العالية ذات البرميل المزدوج، التي طورها علماء جامعة ليدز، وتم تطبيقها على التحدي الطبي العالمي المتمثل في السرطان، مكنت الباحثين - لأول مرة - من معرفة كيف تتفاعل الخلايا السرطانية الحية الفردية مع العلاج وتتغير بمرور الوقت. توفير فهم حيوي يمكن أن يساعد الأطباء على تطوير أدوية أكثر فعالية للسرطان.
تحتوي الأداة على إبرتين نانوية، مما يعني أنها يمكنها حقن واستخراج عينة من نفس الخلية في وقت واحد، مما يزيد من استخداماتها المحتملة. وأظهرت الدراسة أن المستوى العالي من شبه الأتمتة للمنصة أدى إلى تسريع العملية بشكل كبير، مما مكن العلماء من استخراج البيانات من العديد من الخلايا الفردية، بدقة وكفاءة أكبر بكثير مما كان ممكنًا في السابق.
في الوقت الحالي، عادةً ما تؤدي تقنيات دراسة الخلايا المفردة إلى تدميرها، مما يعني أنه يمكن دراسة الخلية إما قبل العلاج أو بعده.
ويمكن لهذا الجهاز أخذ "خزعة" من الخلية الحية مرارا وتكرارا أثناء التعرض لعلاج السرطان، وأخذ عينات من مقتطفات صغيرة من محتوياتها دون قتلها، مما يمكن العلماء من مراقبة رد فعلها مع مرور الوقت.
خلال الدراسة، قام فريق متعدد التخصصات، يضم علماء أحياء ومهندسين، باختبار مقاومة الخلايا السرطانية للعلاج الكيميائي والعلاج الإشعاعي باستخدام الورم الأرومي الدبقي (GBM) - وهو الشكل الأكثر فتكًا من ورم الدماغ - كحالة اختبار، بسبب قدرته على التكيف مع العلاج. والبقاء على قيد الحياة.
يتم نشر النتائج التي توصلوا إليها اليوم (7 مساءً بتوقيت جرينتش / 2 مساءً بالتوقيت الشرقي، الأربعاء 6 مارس) في المجلة علم السلف.
اختراق كبير
وقالت الدكتورة لوسي ستيد، إحدى مؤلفي البحث، وهي أستاذ مشارك في بيولوجيا سرطان الدماغ في كلية الطب بجامعة ليدز: "هذا إنجاز كبير. إنها المرة الأولى التي نمتلك فيها تقنية تمكننا فعليًا من مراقبة التغييرات التي تحدث بعد العلاج، بدلاً من مجرد افتراضها.
"سيوفر هذا النوع من التكنولوجيا طبقة من الفهم لم نكن نمتلكها من قبل. وهذا الفهم الجديد والبصيرة سيؤديان إلى أسلحة جديدة في ترسانتنا ضد جميع أنواع السرطان.
إن GBM هو السرطان الذي يحتاج بشدة إلى تلك الأسلحة الجديدة لأنه خلال 20 عامًا لم يحدث أي تحسن في البقاء على قيد الحياة في هذا المرض.
إنها متخلفة كثيرًا ونعتقد أن ذلك يرجع إلى الطبيعة "البلاستيكية" العالية لهذه الأورام - وقدرتها على التكيف مع العلاج والبقاء على قيد الحياة.
ولهذا السبب من المهم جدًا أن نتمكن من مراقبة هذه الخلايا وتوصيفها ديناميكيًا أثناء تغيرها، حتى نتمكن من رسم الرحلة التي يمكن أن تقوم بها هذه الخلايا، ومن ثم إيجاد طرق لإيقافها عند كل منعطف. نحن ببساطة لا نستطيع أن نفعل ذلك مع التقنيات التي لدينا.
الدكتورة لوسي ستيد، أستاذ مشارك في بيولوجيا سرطان الدماغ، كلية الطب بجامعة ليدز
تحويلي
يقود الدكتور ستيد مجموعة أبحاث Glioma Genomics في معهد ليدز للأبحاث الطبية في مستشفى سانت جيمس، والتي تركز على محاولة علاج أورام الدماغ GBM. وأضافت: "يمكن أن تكون هذه التكنولوجيا تحويلية لهذا السرطان على وجه التحديد، مما يساعدنا أخيرًا في تحديد علاجات فعالة لهذا المرض الفظيع وغير القابل للشفاء".
تم تمويل البحث في المقام الأول من قبل مؤسسة Brain Tumor Charity، التي تعتبر لاعب كرة القدم السابق ليدز دومينيك ماتيو أحد الداعمين البارزين لها. لم يكن ماتيو مصابًا بـ GBM ولكنه خضع لعملية جراحية لإزالة ورم في المخ في عام 2019.
وقال الدكتور سايمون نيومان، كبير المسؤولين العلميين في مؤسسة أورام الدماغ الخيرية: "نحن نعلم أن خلايا الورم الأرومي الدبقي تستجيب بشكل مختلف للعلاج، وغالبًا ما تطور مقاومة للعلاج مما يؤدي إلى تكرار المرض. إن تطوير هذه التكنولوجيا الجديدة، التي يمكنها استخراج عينات من الخلايا السرطانية المزروعة في المختبر قبل العلاج وبعده، سيعطي نظرة فريدة حول كيفية تطور مقاومة الأدوية وتؤدي إلى نمو الأورام مرة أخرى.
"نأمل أن يؤدي هذا العمل المهم، الذي تموله مؤسسة Brain Tumor Charity، إلى تحسين معرفتنا بأورام الدماغ المعقدة هذه ويسمح لنا بإيجاد علاجات جديدة وأكثر فعالية - وهو أمر مطلوب بشدة لأولئك الذين يواجهون هذا المرض المدمر."
متعاون
كانت الدراسة عبارة عن تعاون بين باحثين من مركز براج لأبحاث المواد في ليدز؛ مدرسة ليدز للهندسة الإلكترونية والكهربائية؛ معهد ليدز للأبحاث الطبية، ومعهد إيرلهام، نورويتش، الذين درسوا خلايا GBM المفردة على مدى 72 ساعة.
لقد استخدموا منصة الجراحة النانوية، وهي أصغر بكثير من أن يتم التعامل معها باليد. يتم التحكم بدقة في الإبر الصغيرة بواسطة برنامج آلي لتحريكها إلى موضعها داخل الخلايا الموجودة في طبق بيتري. تلعب إبرة الماصة النانوية الثانية دورًا أساسيًا في التحكم في المعدات.
يسمح الجهاز للعلماء بأخذ عينات بشكل متكرر لدراسة تطور المرض في خلية فردية. يتم إجراء الكثير من الأبحاث في علم الأحياء الجزيئي على مجموعات من الخلايا، مما يعطي نتيجة متوسطة تتجاهل حقيقة أن كل خلية مختلفة عن الأخرى.
تموت بعض الخلايا أثناء العلاج، لكن بعضها الآخر يبقى على قيد الحياة. إن مفتاح العثور على علاج هو فهم ما الذي يسمح لخلية واحدة بالبقاء على قيد الحياة وما يحدث للخلايا التي تموت.
دقة غير مسبوقة
المؤلف الرئيسي الدكتور فابيو ماركوتشيو، باحث مشارك في كلية الطب في امبريال كوليدج في لندنوقال، الذي أجرى البحث أثناء وجوده في ليدز: “يسمح جهازنا بدراسة الطريقة التي تتكيف بها خلايا سرطان الدماغ مع العلاج بمرور الوقت، بدقة غير مسبوقة. ستوفر هذه الأداة بيانات يمكن أن تؤدي إلى تحسينات كبيرة في علاج السرطان والتشخيص.
وأضاف: "هذا العمل هو نتيجة جهد تعاوني مع زملائي والمديرين المشاركين الدكتور تشالمرز تشاو، زميل باحث في التكنولوجيا الحيوية في كلية ليدز للهندسة الإلكترونية والكهربائية، والدكتورة جورجيت تانر، التي كانت تعمل سابقًا في ليدز، وهي الآن متخصصة في المعلوماتية الحيوية في جامعة ليدز. Oxford Nanopore Technologies، التي كانت مساهماتها أساسية في التصميم التجريبي وتحليل البيانات. وهذا يدل على أهمية إنشاء فريق متعدد التخصصات لمواجهة أكبر التحديات في عصرنا.
تعد مرونة الخلايا السرطانية - قدرة الخلايا على تغيير سلوكياتها - واحدة من أكبر التحديات في علاج السرطان لأنها لا تزال غير مفهومة جيدًا. الخلايا السرطانية GBM هي خلايا بلاستيكية بشكل خاص: يمكنها التكيف بسرعة كبيرة، ويعتقد أن هذا يساعدها على تطوير مقاومة للعلاج الإشعاعي والعلاج الكيميائي. إن تعلم كيفية تكيف هذه الخلايا، ومن ثم كيف يمكننا منعها، يمكن أن يمنع السرطان من التكرار، وهو أمر يحدث دائمًا تقريبًا مع GBM.
تم تشخيص كاميلا هوكينز، وهي معالجة مهنية من لندن، بأنها مصابة بـ GBM في أغسطس 2022. وقالت البالغة من العمر 55 عامًا: “أي نتائج، مثل هذه، يمكن أن تساعد في علاجات جديدة، يجب الترحيب بها. نوعية الحياة الجيدة الممتدة تستحق العيش، حتى عندما يكون التشخيص نهائيًا.
في غاية الأهمية
المؤلف المقابل الآخر والقائد المشارك الدكتور باولو أكتيس، الأستاذ المشارك في تكنولوجيا النانو الحيوية في كلية ليدز للهندسة الإلكترونية والكهربائية، يعمل على أداة خزعة النانو منذ حوالي 15 عامًا وقال إن قدراتها الجديدة، مقارنة بنطاقها الأصلي ، قدمت "مزايا رائعة".
وأضاف: “الخلايا السرطانية التي لا يقتلها العلاج الكيميائي هي التي تجعل السرطان ينمو من جديد ويؤدي إلى الوفاة.
"يمكن لأداتنا تحديد هذه الخلايا ويمكننا الآن إجراء خزعات عليها حتى نتمكن على وجه التحديد من دراسة كيفية تغير الخلايا التي نجت من العلاج.
"هذا أمر بالغ الأهمية لأنه كلما تمكنا من فهم كيفية تغير الخلايا، كلما تمكنا من تطوير المزيد من الأدوية لمنعها من التكيف."
وقال الدكتور ستيد إن هناك حاجة إلى إجراء المزيد من الأبحاث، باستخدام هذه التكنولوجيا على العديد من العينات في المختبر وعلى البشر، لكنها أسفرت بالفعل عن معلومات قيمة للغاية.
وتم توفير تمويل إضافي من قبل هيئة البحث والابتكار في المملكة المتحدة والمفوضية الأوروبية.
دراسة حالة
قصة كاميلا
تم تشخيص إصابة كاميلا هوكينز بالورم الأرومي الدبقي متعدد الأشكال ورم في المخ في أغسطس 2022.
اتصلت المعالجة المهنية، من لندن، بخدمة الطبيب العام للحصول على المشورة بعد أن واجهت صعوبة في العثور على الكلمات الصحيحة في اجتماع العمل.
في البداية، اعتقد الأطباء أنها ربما أصيبت بسكتة دماغية، وبعد التحدث إلى طبيب عام متدرب، الذي نصحها بزيارة قسم الطوارئ المحلي، تم إدخالها إلى جناح السكتة الدماغية. تبع ذلك ثلاثة أسابيع من التحقيقات، قبل أن تعرف تشخيصها. ومن المفهوم أن الأخبار جاءت بمثابة صدمة كبيرة.
يقول هذا المتطوع البالغ من العمر 55 عامًا والمتحمس لرياضة الباركرون، والذي أدار ماراثون لندن لدعم جمعية أورام الدماغ الخيرية في العام الماضي: "لقد تحولت بين عشية وضحاها من كوني معالجًا مهنيًا لائقًا ونشطًا إلى مريض داخلي، وتم تشخيص إصابتي في نهاية المطاف بدماغ غير قابل للشفاء". ورم مع متوسط العمر المتوقع محدود.
"لقد عملت في علم الأورام منذ سنوات عديدة، وفي علاج فيروس نقص المناعة البشرية لأكثر من 25 عامًا، لذلك كنت على علم بالإحصائيات التي تشير إلى أن واحدًا من كل شخصين سيتم تشخيص إصابته بالسرطان في حياته.
"ومع ذلك، فإن احتمال إصابتي بورم في المخ لم يخطر في ذهني حرفيًا (لا أقصد التورية!) لقد علقت حتى لاستشاري السكتة الدماغية، "على الأقل ليس ورمًا في المخ!"
"هذا النوع من الورم يكون دائمًا في المرحلة الرابعة، ولا يوجد علاج له.
"هناك القليل جدًا من الأبحاث حول هذه الحالة، ونقص الأبحاث يعني أن العديد من الأشخاص - وأنا منهم - يتطلعون إلى طرق أخرى يمكننا من خلالها السيطرة على مرض السرطان لدينا. يتم اقتراح جميع أنواع الأشياء كاحتمالات في منتديات المرضى وعلى شبكة الإنترنت، ولكن لا يوجد أي منها مدعوم بالأدلة، لذلك لا يستطيع المهنيون الطبيون التعليق عليها.
"أدرك أنه مع مجموعة من المرضى الذين سيكونون جميعهم في حالة شفاء، سيكون البحث صعبًا، ولكن أي نتائج، مثل هذه، يمكن أن تساعد في علاجات جديدة، يجب الترحيب بها. نوعية الحياة الجيدة الممتدة تستحق العيش، حتى عندما يكون التشخيص نهائيًا.
ماركوتشيو، ف. وآخرون. (2024) تتيح الخزعة النانوية أحادية الخلية إجراء نسخ طولية متعددة الأجيال للخلايا السرطانية. تقدم العلوم doi.org/10.1126/sciadv.adl0515.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.news-medical.net/news/20240306/Breakthrough-nanopipette-enables-real-time-observation-of-cancer-cell-reactions-to-treatment.aspx
