miR-200 Modulates EMT in Colorectal Cancer via ZEB1, BBC3, SMAD, and NRAS: Implications for Metastasis through E-Cadherin Suppression and MMP-9 Activation

يُعد سرطان القولون والمستقيم مرضاً تنمو فيه الخلايا في بطانة الأمعاء الغليظة بشكل خارج عن السيطرة. في مراحله المبكرة، تلتصق هذه الخلايا ببعضها البعض بإحكام، مكونةً نسيجاً صلباً ومنظماً. ومع ذلك، لكي ينتشر السرطان إلى أجزاء أخرى من الجسم، يجب على هذه الخلايا أن تغير طبيعتها؛ إذ يتعين عليها إرخاء قبضتها على جيرانها، وتصبح أكثر قدرة على الحركة، وتغزو الأنسجة المحيطة. تُعرف عملية التحول هذه باسم "الانتقال الظهاري المتوسط" (epithelial-mesenchymal transition). تخيل الأمر كخلية تقرر مغادرة مبنى سكني مزدحم لتتجول في الشوارع بمفردها؛ فهي تفقد شعورها بالانتماء للمجتمع وتكتسب القدرة على الحركة بحرية. يتم دفع هذا التحول بواسطة مجموعة معقدة من الإشارات الجزيئية؛ حيث تعمل بعض الإشارات كمكابح، تبقي الخلايا في حالتها المنظمة، بينما تعمل إشارات أخرى كمسرعات، تدفعها نحو الحركة والغزو. إن فهم كيفية تفاعل هذه الإشارات أمر بالغ الأهمية لأن انتشار السرطان، وليس الورم الأصلي نفسه، هو المسؤول عن الغالبية العظمى من الوفيات الناجمة عن هذا المرض.

وضع فريق من الباحثين في جامعة طهران للعلوم الطبية وجامعة بافيا خطة لرسم خرائط لهذه الإشارات في سرطان القولون والمستقيم البشري. ركزوا على مجموعة محددة من الجزيئات المتناهية الصغر تسمى "microRNAs"، والتي تعمل مثل مفاتيح التحكم في مستوى الصوت للجينات، حيث ترفع أو تخفض إنتاج بروتينات معينة. وبشكل خاص، بحثوا في عائلة من هذه الجزيئات تُعرف باسم miR-200. في الأنسجة السليمة، يحافظ miR-200 على ضبط بروتين يسمى ZEB1، وZEB1 هو مفتاح رئيسي يخبر الخلايا بالتوقف عن الالتصاق ببعضها والبدء في الحركة. اشتبه الباحثون في أنه في حالات السرطان، يتم خفض مستوى مفتاح التحكم هذا، مما يسمح لـ ZEB1 بالعمل دون قيود ودفع السرطان نحو الانتشار. ولاختبار ذلك، فحصوا خمسين عينة من أنسجة سرطان القولون والمستقيم المأخوذة من المرضى، وقارنوها بالأنسجة السليمة المأخوذة من نفس الأشخاص. وقاسوا مستويات miR-200 والعديد من اللاعبين الرئيسيين الآخرين، بما في ذلك ZEB1، والبروتينات المشاركة في موت الخلايا، والجزيئات التي تشير إلى النمو. كما بحثوا أيضاً عن الدليل المادي لهذا الانتقال: وجود بروتين لاصق يسمى E-cadherin، الذي يربط الخلايا ببعضها، وإنزيم مدمر يسمى MMP-9، يساعد الخلايا على تمزيق الحواجث للتحرك.

رسمت النتائج صورة واضحة لما يحدث مع زيادة عدوانية السرطان. في أنسجة السرطان، وجد الباحثون أن مستويات miR-200 كانت أقل بكثير مما هي عليه في الأنسجة السليمة. ومع تقدم الأورم من المراحل المبكرة إلى المراحل المتأخرة، استمرت كمية miR-200 في الانخفاض. وفي الوقت نفسه، ارتفعت مستويات ZEB1 بشكل حاد. أكد هذا الفكرة القائلة بأنه عندما يُفقد miR-20 la الواقي، يتحرر ZEB1 ليزداد. كما كشفت الدراسة أن هذا التحول لم يكن يحدث بمعزل عن غيره؛ فإلى جانب ارتفاع ZEB1، لاحظ الباحثون زيادة في جزيئات أخرى تعزز الحركة والبقاء، بما في ذلك بروتين يسمى vimentin، والذي يساعد الخلايا على تغيير شكلها، وجزيء إشارة يسمى NRAS. كما وجدوا مستويات أعلى من بروتين يسمى BBC3، والذي يرتبط عادةً بموت الخلايا، ولكنه ظهر مرتفعاً في أنسجة السرطان، مما يشير إلى دور معقد في كيفية بقاء هذه الخلايا على قيد الحياة تحت الضغط.

تطابقت التغيرات الفيزيائية في الخلايا مع هذه التحولات الجزيئية. وجد الباحثون أن أنسجة السرطان تحتوي على كمية أقل بكثير من E-cadherin، مما يعني أن الخلايا فقدت قدرتها على الالتصاق ببعضها البعض. وعلى العكس من ذلك، كانت مستويات MMP-9 أعلى بكثير، مما يشير إلى أن الخلايا تعمل بنشاط على تدمير محيطها لشق طريق للغزو. لم تكن هذه التغيات عشوائية؛ فقد ارتبطت مباشرة بمدى خطورة السرطان. فأظهر المرضى الذين يعانون من أورام أكثر تقدماً، المصنفة كدرجة ثانية أو ثالثة، فقداناً أقوى بكثير لـ miR-200 وارتفاعاً أقوى في العلامات العدوانية مقارنة بمن يعانون من أمراض في مراحل مبكرة. كما بحث الباحثون في جزيء إشارة آخر وهو SMAD2، المشارك في كيفية استجابة الخلايا لإشارات النمو، ووجدوا أن مستوياته ارتفعت في المراحل المتوسطة من السرطان ولكنها لم تتبع خطاً مستقيماً بسيطاً، مما يشير إلى أن دوره يتغير مع تقدم المرض.

لفهم كيفية ترابط هذه القطع معاً، استخدم الفريق نماذج حاسوبية لمعرفة كيفية تفاعل هذه الجينات مع بعضها البعض. أظهرت النماذج أن هذه الجزيئات جزء من شبكة مترابطة بإحكام، حيث تؤثر التغييرات في جزء واحد على الأجزاء الأخرى. كما تحققوا من قواعد بيانات عامة ضخمة لبيانات السرطان لمعرفة ما إذا كانت المستويات العالية لهذه الجزيئات تتنبأ بمدة بقاء المرضى على قيد الحياة. وبينما لم تظهر البيانات ارتباطاً ذا دلالة إحصائية بين هذه الجزيئات المحددة وطول العمر في قاعدة البيانات الكبيرة، إلا أن الأنماط التي لوحظت في مرضهم الخمسين كانوا متسقة وقوية. تخلص الدراسة إلى أن فقدان miR-200 هو حدث مركزي يفتح الباب أمام سرطان القولون والمستقيم للانتشار. فمن خلال تحرير المكابح عن ZEB1 والإشارات العدوانية الأخرى، تمر خلايا السرطان بتحول يسمح لها بالانفصال، والغزو، والتحرك. يسلط هذا الاكتشاف الضوء على طريقة جديدة محتملة لمحاربة المرض: فإذا استطاع العلماء استعادة مستويات miR-200 أو منع نشاط ZEB1، فقد يتمكنون من منع السرطان من تغيير شكله والانتشار، مما يقدم استراتيجية جديدة لتحسين نتائج المرضى الذين يعانون من أمراض سرطانية نقيلية.