Exploring the interaction between extracellular matrix components of bone marrow and prostate cancer cells in a novel 3D model

عندما ينتشر السرطان من موقعه الأصلي إلى العظام، فإنه غالباً ما يختبئ في طبقة عميقة ووقائية تسمى نخاع العظم. هذه البيئة ليست مجرد مساحة تخزين سلبية؛ بل هي حي معقد مليء بالخلايا الحية وإطار هيكلي لزج يُعرف باسم المصفوفة خارج الخلوية. فكر في هذا الإطار كأنه السقالات التي تمسك الحي ببعضه البعض. لسنوات، عرف العلماء أن الخلايا السرطانية المختبئة في نخاع العظم هذا يمكن أن تدخل في حالة خمول، أو "تنام"، مما يجعلها غير مرئية لأدوية العلاج الكيميائي القياسية. وبينما درس الباحثون كيف تتحدث الخلايا السرطانية مع جيرانها، ظل الطريقة المحددة التي تتفاعل بها هذه الخلايا مع السقالات اللزجة نفسها لغزاً. إن فهم هذا التفاعل أمر بالغ الأهمية لأنه قد يفسر سبب انتكاس بعض المرضى بعد سنوات من العلاج، مع استيقاظ الخلايا الخاملة لتسبب أوراماً جديدة وخطيرة.

وضع فريق من الباحثين في مركز جامعة روتشستر الطبي نصب أعينهم حل هذا اللغز من خلال بناء نموذج جديد ثلاثي الأبعاد يحاكي سقالات نخاع العظم. وبدلاً من زراعة الخلايا السرطانية على أطباق بلاستيكية مسطحة، وهو ما لا يعكس كيفية سلوكها في جسم الإنسان، صنع العلماء إسفنجة مسامية مصنوعة من مادة طبيعية توجد في الحبال السرية. لقد قاموا بتجريد هذه المادة من جميع الخلايا الحية، تاركين وراءهم فقط البروتينات الهيكلية التي تشبه بيئة نخاع العظم. ثم وضعوا نوعين شائعين من خلايا سرطان البروستاتا على هذه الإسفنجة لمراقبة رد فعلها. كان الهدف هو ملاحظة ما إذا كانت البيئة الفيزيائية وحدها يمكن أن تغير الخلايا السرطانية، مما يجعلها مقاومة للأدوية أو يحولها إلى حالة أكثر خطورة تشبه الخلايا الجذعية.

أظهرت النتائج أن بيئة الإسفنجة كان لها تأثير عميق على الخلايا السرطانية. فعندما نمت الخلايا داخل هذا الهيكل ثلاثي الأبعاد، أصبحت أصعب بكثير في القتل باستخدام دواء علاج كيميائي قياسي يسمى "دوسيتكسيل" (Docetaxel). كما أبطأت الخلايا نموها، ودخلت في حالة خمول تشبه مرحلة النوم التي تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة أثناء العلاج في الجسم. ومع ذلك، كان الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة هو أن هذه البيئة لم تؤثر على جميع الخلايا السرطانية بنفس الطريقة. فنوع واحد من خلايا سرطان البروستاتا، المعروف باسم DU145، بدأ في تغيير هويته. فبعد قضاء أسبوع على الإسفنجة، بدأت مجموعة صغيرة من هذه الخلايا، حوالي خمسة بالمائة من الإجمالي، في إظهار علامات الخلايا السرطانية الجذعية. وهذه هي الخلايا النادرة داخل الورم التي تمتلك القدرة الفريدة على بدء نمو جديد ومقاومة العلاج. أما النوع الآخر من الخلايا الذي اختبروه، PC-3، فلم يخضع لنفس هذا التحول، مما يشير إلى أن القدرة على التغيير تعتمد على النوع المحدد من الخلية السرطانية المعنية.

وللتأكد من أن هذه الخلايا المتغيرة كانت بالفعل أكثر خطورة، أخذ الباحثون المجموعة الصغيرة من الخلايا المتحولة وحقنوها في الفئران. ووجدوا أن هذه الخلايا يمكن أن تبدأ أوراماً جديدة بأعداد أقل بكثير من الخلايا الأصلية غير المتحولة؛ فبينما كانت الخلايا الأصلية تحتاج إلى مليون خلية لتكوين ورم، استطاعت الخلايا المتحولة بدء ورم ببضعة آلاف فقط. علاوة على ذلك، عند فحص هذه الأورام الجديدة، أظهرت علامات على الانتشار بشكل أكثر عدوانية. كما تغيرت الخلايا في شكلها، حيث أصبحت أكثر استطالة ومرونة، وهو تحول فيزيائي يساعد الخلايا السرطانية غالباً على التنقل عبر الجسم. وهذا يشير إلى أن سقالات نخاع العظم تفعل أكثر من مجرد توفير المأوى للخلايا السرطانية؛ إذ يمكنها بنشاط إعادة برمجة مجموعة فرعية منها لتصبح شكلاً أكثر صموداً وخطورة.

تسلط الدراسة الضوء على أن البنية الفيزيائية لنخاع العظم تلعب دوراً حاسماً في كيفية سلوك سرطان البروستاتا. ومن خلال إنشاء نموذج يحاكي هذه البنية بدقة، تمكن الباحثون من رؤية كيف يحفز الوسط نفسه التغييرات في الخلايا السرطانية. وقد لاحظوا أن التفاعل بين الخلية والسقالات يمكن أن يؤدي إلى حالة من الخمول والتحول نحو هوية تشبه الخلايا الجذعية، وهي عوامل رئيسية في مقاومة العلاج. وبينما أشار الباحثون إلى أنهم لا يزالون بحاجة إلى تحديد الأجزاء الدقيقة من السقالات التي تسبب هذه التغييرات، فإن عملهم يوفر مساراً واضحاً للمضي قدماً. وهذا يعني أنه لمنع عودة السرطان، قد يحتاج الأطباء ليس فقط إلى استهداف الخلايا السرطانية، بل أيضاً استهداف البيئة المحددة التي تسمح لها بالاختباء والتطور. ويقدم هذا النموذج الجديد أداة قوية لاختبار كيفية كسر الرابط بين السرطان وموطنه الواقي، مما قد يؤدي إلى طرق أفضل لعلاج المرض المنتشر.