มะเร็งเต้านมแพร่กระจายโดยกล้องจุลทรรศน์โมเลกุลใหม่

วิธีการนี้สร้างขึ้นโดยทีมงานจาก Wellcome Sanger Institute, European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI), German Cancer Research Center (Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ), Science for Life Laboratory ในสวีเดน และผู้ทำงานร่วมกัน สามารถใช้เพื่อช่วยตอบคำถามสำคัญบางประการเกี่ยวกับมะเร็ง เช่น เหตุใดเซลล์มะเร็งบางชนิดจึงแพร่กระจาย การดื้อยาเกิดขึ้นได้อย่างไร และทำไมการรักษาบางอย่างจึงล้มเหลว

การศึกษาใหม่ที่เผยแพร่ในวันนี้ (9 พฤศจิกายน 2022) ใน ธรรมชาติแสดงให้เห็นว่าขณะนี้เป็นไปได้ที่จะทำแผนที่ว่าเนื้องอกพัฒนาขึ้นอย่างไร การรวมข้อมูลทางพันธุกรรมของเซลล์มะเร็ง ชนิดเซลล์โดยรอบ และวิธีที่พวกมันโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมเมื่อเวลาผ่านไป

ในอนาคต แนวทางนี้สามารถนำมาใช้เพื่อดูว่าการรักษามีผลต่อมะเร็งอย่างไร ไม่เพียงแต่ในระดับพันธุกรรมเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อวิธีที่เนื้องอกมีปฏิสัมพันธ์กับระบบภูมิคุ้มกันและสิ่งแวดล้อมรอบๆ มะเร็งด้วย

มะเร็งเต้านมเป็นหนึ่งในมะเร็งที่พบบ่อยที่สุดในสหราชอาณาจักร โดยมีผู้หญิงประมาณ 55,500 คนและผู้ชายประมาณ 370 คนได้รับการวินิจฉัยทุกปี

มะเร็งเต้านมมักเริ่มต้นเมื่อเซลล์เริ่มเติบโตอย่างควบคุมไม่ได้ มักเกิดจากการกลายพันธุ์ในเซลล์ เมื่อเวลาผ่านไป เนื้องอกจะกลายเป็นเซลล์ที่ปะปนกัน เรียกว่าสำเนาพันธุ์ของมะเร็ง ซึ่งแต่ละเซลล์มีการกลายพันธุ์ต่างกัน เนื่องจากมีความแตกต่างทางพันธุกรรมจึงสามารถมีปฏิกิริยาต่อการรักษาต่างกันได้ ตัวอย่างเช่น เซลล์มะเร็งบางชนิดอาจดื้อต่อการรักษา หรือบางเซลล์อาจแพร่กระจายไปทั่วร่างกาย

การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นจะได้รับอิทธิพลจากสิ่งที่เกิดขึ้นรอบๆ มะเร็ง เซลล์ที่มันถูกล้อมรอบด้วย และระบบภูมิคุ้มกันของแต่ละบุคคล ดังนั้น ความสามารถในการศึกษาสภาพแวดล้อมที่มีเซลล์มะเร็ง การกลายพันธุ์เกิดขึ้น และเซลล์มะเร็งชนิดใดที่แพร่กระจายไปทั่วร่างกาย ทำให้มองเห็นภาพรวมของวิวัฒนาการของเนื้องอกได้อย่างสมบูรณ์

เทคโนโลยีใหม่นี้สร้างขึ้นโดยนักวิจัยจาก Wellcome Sanger Institute, EMBL-EBI, DKFZ, Science for Life Laboratory และผู้ทำงานร่วมกัน ใช้โพรบโมเลกุลเรืองแสงขนาดเล็กหลายแสนชิ้นเพื่อสอบสวน DNA และ RNA ของเซลล์ และสแกนเนื้อเยื่อขนาดใหญ่โดยใช้ กล้องจุลทรรศน์เรืองแสง มันสามารถกำหนดแผนที่ทางพันธุกรรมและทางกายภาพของชุดโคลนที่เป็นเอกลักษณ์ของมะเร็ง วิธีที่โปรแกรมการแสดงออกของยีนเปลี่ยนแปลง และแสดงให้เห็นว่าพวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมอย่างไร

Artem Lomakin ผู้เขียนคนแรกจาก European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) ของ EMBL และศูนย์วิจัยโรคมะเร็งแห่งเยอรมนี (Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ) ของ EMBL กล่าวว่า “เราได้สร้างระบบที่ผสมผสานเทคนิคการคำนวณและการทดลองที่ช่วยให้เราสามารถทำแผนที่สายเลือดของมะเร็งที่วิวัฒนาการได้ ในที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติของเนื้อเยื่อมนุษย์ แม้ว่าก่อนหน้านี้จะเป็นไปได้ที่จะติดตามเชื้อสายของเซลล์เนื้องอกมะเร็งในการตั้งค่าการทดลอง แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีการตรวจสอบเชื้อสายหลายสายในเนื้อเยื่อของมนุษย์ ทำให้เห็นภาพรวมที่สมบูรณ์ของการพัฒนามะเร็งเต้านมในร่างกาย ข้อมูลเชิงลึกที่สร้างโดยระบบของเราไม่เคยได้รับมาก่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระดับนี้”

ทีมงานพบว่าในหลายขั้นตอนของการพัฒนามะเร็งเต้านม มีรูปแบบของการเติบโตของโคลนที่เฉพาะเจาะจงและมักไม่คาดคิดและโคลนทางพันธุกรรมนั้นทำงานแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่พวกเขาเริ่มในเต้านม

ผลการวิจัยยังชี้ให้เห็นว่าบางครั้งไม่เพียงแต่พันธุกรรมเท่านั้นที่ส่งผลต่อการเติบโตของมะเร็ง แต่ยังรวมถึงตำแหน่งของเนื้องอกด้วย ในกรณีนี้ พันธุกรรมสามารถใช้เป็นเครื่องมือในการค้นหาเพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในสถานการณ์ที่ผลักดันให้โคลนมะเร็งแพร่กระจายไปทั่วร่างกาย

ศาสตราจารย์ Mats Nilsson ผู้เขียนร่วมอาวุโสจาก Science for Life Laboratory ที่มหาวิทยาลัยสตอกโฮล์ม กล่าวว่า “มะเร็งเกิดจากการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในเซลล์ และการวิจัยครั้งนี้เป็นครั้งแรกที่เราสามารถใช้โพรบเฉพาะของ DNA base เพื่อกำหนดเป้าหมายหลายสิบครั้ง ของการกลายพันธุ์เหล่านี้ในชุดโคลนของเซลล์มะเร็ง เทคนิคที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้ทำให้เราสามารถสร้างการแพร่กระจายของโคลนเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำ ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญจากการวิจัยของเราคืออาจไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมเพียงอย่างเดียวที่เป็นสาเหตุที่เซลล์มะเร็งอยู่รอดและแพร่กระจาย มันอาจจะเป็นที่ที่พวกเขาอยู่ สิ่งนี้จะเพิ่มความซับซ้อนอีกชั้นหนึ่งรวมถึงวิธีการใหม่ๆ ที่เป็นไปได้ในการกำหนดเป้าหมายโรค นอกจากนี้ยังอาจให้คำอธิบายว่าเหตุใดการรักษาบางอย่างจึงใช้ได้เฉพาะกับบางคน แม้ว่าจะมีการกลายพันธุ์ที่คล้ายคลึงกับคนอื่นๆ เนื่องจากเนื้องอกจะพบได้ในส่วนต่างๆ ของเต้านม”

ในอนาคต อาจเป็นไปได้ที่จะพัฒนาวิธีการรักษาที่สามารถป้องกันหรือลดความสามารถของมะเร็งในการเติบโตและการแพร่กระจาย โดยส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมรอบๆ เนื้องอก นอกจากนี้ นักวิจัยยังสามารถใช้เครื่องมือที่พัฒนาขึ้นใหม่นี้เพื่อทดสอบว่าการรักษาใหม่ๆ ส่งผลต่อทั้งมะเร็งและการมีปฏิสัมพันธ์กับระบบภูมิคุ้มกันอย่างไร ทำให้เห็นภาพที่สมบูรณ์ของวิธีการรักษาและผลข้างเคียงที่อาจเกิดขึ้น

ศาสตราจารย์ Moritz Gerstung ผู้เขียนร่วมอาวุโสจาก German Cancer Research Center (Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ) กล่าวว่า “การหาลำดับเนื้องอกของมะเร็งทำให้เราเข้าใจถึงความหลากหลายทางพันธุกรรมของเนื้องอกได้ดี แต่สิ่งที่น่าตื่นเต้นเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้คือเป็นครั้งแรกที่เราสามารถเห็นได้ว่าสิ่งแวดล้อมส่งผลต่อวิวัฒนาการของมะเร็งอย่างไร เราสามารถเห็นได้ว่ามะเร็งโคลนนิ่งตัวใดจะลุกลามมากขึ้น และตัวใดไม่ลุกลาม และสิ่งนี้จะช่วยให้เราเข้าใจมากขึ้นว่าขั้นตอนสำคัญๆ คืออะไรในการเติบโตของเนื้องอก และเราจะลดหรือป้องกันโรคได้อย่างไร ”

ดร.ลูซี่ เยตส์ ผู้เขียนร่วมจาก Wellcome Sanger Institute กล่าวว่า “การวิจัยของเราได้สร้างเครื่องมือที่สามารถติดตามว่าเซลล์มะเร็งเต้านมชนิดใดที่ไปก่อให้เกิดเนื้องอกในส่วนอื่น ๆ ของร่างกาย และสามารถช่วยตอบคำถามที่ใหญ่ได้บางส่วน คำถามเกี่ยวกับมะเร็ง เช่น เหตุใดเซลล์มะเร็งบางชนิดจึงแพร่กระจายและบางชนิดไม่แพร่กระจาย เพื่อให้เข้าใจอย่างถ่องแท้และรักษามะเร็งเต้านม เราต้องสามารถเห็นภาพทั้งหมดว่ามะเร็งมีปฏิกิริยาอย่างไรในร่างกาย กับเซลล์รอบๆ และกับระบบภูมิคุ้มกัน เทคโนโลยีใหม่นี้ผสมผสานเทคนิคและความเชี่ยวชาญหลายอย่างเข้าด้วยกัน นำแนวทางต่างๆ มารวมกันเพื่อให้มุมมองที่สมบูรณ์ของมะเร็งที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน”

ภาพหลัก: A. Lomakin, EMBL-EBI และ DKFZ