منوعات

اكتشف الجيولوجيون وعلماء الأحياء البصمات الذرية للسرطان

استخدم علماء من جامعة كولورادو بولدر وجامعة برينستون، لأول مرة، أداة تستخدم غالبًا في الجيولوجيا للكشف عن البصمات الذرية للسرطان.

في حالة التقاء الطب بعلوم الأرض، اكتشف الباحثون أن الخلايا السرطانية قد تتكون من تشكيلة مختلفة من ذرات الهيدروجين مقارنة بالأنسجة السليمة. يمكن لهذه النتائج أن تعطي الأطباء استراتيجيات جديدة لدراسة كيفية نمو السرطان وانتشاره، بل ويمكن أن تؤدي في يوم من الأيام إلى طرق جديدة للكشف عن السرطان في مرحلة مبكرة في الجسم.

وسينشر الفريق، بقيادة عالم الكيمياء الجيولوجية في جامعة كاليفورنيا بولدر آشلي مالوني، النتائج التي توصل إليها هذا الأسبوع في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

وقال مالوني، الباحث المشارك في قسم العلوم الجيولوجية: “تضيف هذه الدراسة طبقة جديدة تمامًا إلى الطب، مما يمنحنا القدرة على النظر إلى السرطان على المستوى الذري”.

وأوضحت أن الهيدروجين يأتي في الطبيعة بنكهتين أو نظائرين رئيسيتين. بعض ذرات الهيدروجين، والتي تسمى الديوتيريوم، تكون أثقل قليلًا، في حين أن ذرات أخرى، تسمى عادة الهيدروجين، تكون أخف قليلًا. على الأرض، يفوق عدد ذرات الهيدروجين ذرات الديوتيريوم بنسبة حوالي 6420 إلى واحد.

لعقود من الزمن، نظر العلماء في العديد من المجالات إلى التوزيع الطبيعي لهذه الذرات للكشف عن أدلة حول تاريخ كوكبنا. على سبيل المثال، ينظر علماء المناخ إلى ذرات الهيدروجين المحتجزة في جليد القطب الجنوبي لاستنتاج مدى حرارة أو برودة الأرض منذ مئات الآلاف من السنين.

وفي الدراسة الجديدة، تساءل مالوني وزملاؤه: هل يمكن لهذه الذرات الصغيرة نفسها أن توفر أدلة على حياة الكائنات البيولوجية المعقدة؟

لمعرفة ذلك، قام الفريق بزراعة خلايا الخميرة وخلايا كبد الفئران في المختبر، ثم قاموا بتحليل ذرات الهيدروجين الخاصة بها. ووجد الفريق أن الخلايا التي تنمو بسرعة كبيرة، مثل الخلايا السرطانية، تحتوي على نسبة مختلفة جدًا من ذرات الهيدروجين وذرات الديوتيريوم. فكر في الأمر مثل ترك السرطان بصمة على مقبض الباب في مسرح الجريمة.

لا يزال البحث في مراحله الأولى، والفريق غير متأكد من كيفية ظهور أو عدم ظهور هذه الإشارة في أجسام مرضى السرطان الحقيقيين. وقال سيباستيان كوبف، المؤلف المشارك في الدراسة والأستاذ المساعد في العلوم الجيولوجية، إن الإمكانات قد تكون هائلة.

وقال كوبف: “إن فرصك في البقاء على قيد الحياة أعلى بكثير إذا أُصبت بالسرطان مبكرًا”. “إذا كانت إشارة النظائر هذه قوية بما يكفي بحيث يمكنك اكتشافها بشيء مثل اختبار الدم، فقد يعطيك ذلك مؤشرًا مهمًا على وجود خطأ ما”.

استقلاب السرطان

تدور الدراسة حول مفهوم أثار اهتمام الباحثين في مجال السرطان لسنوات: التمثيل الغذائي.

في ظل الظروف العادية، تولد الخلايا في الكائنات الحية مثل الخميرة والحيوانات الطاقة من خلال عملية تسمى التنفس، حيث تأخذ الأكسجين وتطلق ثاني أكسيد الكربون. ولكنها ليست الطريقة الوحيدة للحصول على مستويات عالية من السكر. على سبيل المثال، يمكن لمستعمرات خميرة الخباز (Saccharomyces cerevisiae) إنتاج الطاقة عن طريق التخمير، حيث تقوم الكائنات الحية بتكسير السكريات دون مساعدة الأكسجين وإنتاج الكحول. إنها نفس العملية التي تعطيك البيرة.

وقال كوبف: “في البشر، إذا تجاوز الرياضي الحد الأقصى المسموح به من التمارين الهوائية، فإن عضلاته ستبدأ أيضًا في التخمر، وهو ما لا يستخدم الأكسجين”. “إنه يمنحك دفعة سريعة للطاقة.”

وتبين أن العديد من الخلايا السرطانية تعمل أيضًا على تغذية نموها من خلال استراتيجية مماثلة للثراء السريع.

لقد بحث العلماء منذ فترة طويلة عن طرق أخرى لتتبع هذه التغيرات الأيضية في الخلايا السرطانية. طورت مالوني، التي قادت الدراسة الجديدة بصفتها زميلة هاري هيس لما بعد الدكتوراه في جامعة برينستون، ومستشارها شينينج تشانغ، فكرة: تتبع الهيدروجين.

داخل الخلية

واليوم، يدير مالوني مختبر النظائر المستقرة لأنظمة الأرض التابع لجامعة كاليفورنيا في بولدر، وهو واحد من أكثر من 20 منشأة أساسية في الحرم الجامعي. عندما كانت طالبة دراسات عليا، استكشفت ذرات الهيدروجين الموجودة في طحالب الجزر الاستوائية. كان عمله الحالي مستوحى من مصدر غير متوقع: والده، طبيب الأمراض الجلدية.

وقال مالوني: “إنها تزيل الخلايا السرطانية من الجلد باستمرار”. “لقد تساءلت كيف يمكن أن يكون التمثيل الغذائي لهذه الخلايا مختلفًا عن الخلايا التي تنمو بجانبها.”

لفهم هذا السؤال، من المفيد معرفة كيفية دخول الهيدروجين إلى الخلايا. في بعض الحالات، تأتي هذه الذرات من إنزيم يصعب نطقه، ولكنه مهم للغاية، يعرف باسم فوسفات نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NADPH). ومن بين أدواره العديدة في الخلايا، يقوم NADPH بجمع ذرات الهيدروجين ثم تمريرها إلى جزيئات أخرى في عملية صنع الأحماض الدهنية، وهي لبنة بناء مهمة للحياة.

ومع ذلك، فإن NADPH لا يُستمد دائمًا من نفس مجموعة الهيدروجين. أشارت الأبحاث السابقة التي أجراها تشانغ حول البكتيريا إلى أنه اعتمادًا على ما تفعله الإنزيمات الأخرى في الخلية، يمكن لـ NADPH أحيانًا استخدام نظائر هيدروجين مختلفة أكثر أو أقل.

مما يثير السؤال التالي: إذا كان السرطان يغير عملية التمثيل الغذائي للخلية، فهل يمكنه أيضًا تغيير الطريقة التي يحصل بها NADPH على الهيدروجين، وبالتالي تغيير التركيب الذري للخلية؟

نافذة على السرطان

للبدء في اكتشاف ذلك، قام الباحثون بإعداد جرار مملوءة بمستعمرات الخميرة المزدهرة في مختبرات جامعة برينستون وجامعة كولورادو بولدر. بالإضافة إلى ذلك، أجرى علماء الأحياء في برينستون تجربة على مستعمرات خلايا الكبد من الفئران السليمة والسرطانية. ثم استخرج الباحثون الأحماض الدهنية من الخلايا واستخدموا آلة تسمى مطياف الكتلة لتحديد نسبة ذرات الهيدروجين بالداخل.

وقال مالوني: “عندما بدأنا الدراسة، فكرت: أوه، لدينا فرصة لرؤية شيء رائع”. “انتهى الأمر بإنشاء إشارة ضخمة، وهو ما لم أكن أتوقعه.”

تحتوي خلايا الخميرة المتخمرة، وهي النوع الذي يشبه السرطان، على ذرات ديوتريوم أقل بنحو 50% في المتوسط ​​من خلايا الخميرة الطبيعية، وهو تغيير مفاجئ. كان لدى الخلايا السرطانية نقص مماثل، ولكن ليس بنفس القوة، في الديوتيريوم.

ويأمل تشانغ، المؤلف الرئيسي للدراسة وأستاذ مساعد في علوم الأرض في جامعة برينستون، أن يساعد البحث يومًا ما العائلات في جميع أنحاء العالم.

وقال تشانغ: “إن السرطان والأمراض الأخرى للأسف موضوع رئيسي في حياة الكثير من الناس. وكانت رؤية بيانات آشلي لحظة خاصة وعميقة”. “وهذا يعني أن الأداة المستخدمة لتتبع صحة الكوكب يمكن أيضًا تطبيقها لتتبع صحة أشكال الحياة وأمراضها، ونأمل أن يصيب البشر يومًا ما. وبما أنني نشأت في عائلة تتعامل مع مرض السرطان، آمل أن أرى هذا المجال ينمو.”

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى