CRISPR/Cas9-mediated knockout of AKAP12 gene increases susceptibility to doxorubicin in MCF-7/ADR breast cancer cell line

لا يزال سرطان الثدي يمثل أحد أهم التحديات الصحية التي تواجه النساء في جميع أنحاء العالم، ومع ذلك، فقد تغير مشهد العلاج بشكل جذري في العقود الأخيرة. وبينما أدى الكشف المبكر وتنوع العلاجات إلى تحسين معدلات البقاء على قيد الحياة، لا يزال هناك عائق مستمر: قدرة الخلايا السرطانية على التملص من العلاج الكيميائي. هذه الظاهرة، المعروفة باسم مقاومة الأدوية، تحدث عندما تطور الخلايا الورمية آليات للبقاء على قيد الحياة رغم الأدوية المصممة لقتلها، مما يؤدي غالباً إلى فشل العلاج في الحالات المتقدمة. لقد سعى العلماء طويلاً لفهم المفاتيح الجزيئية التي تسمح لهذه الخلايا بأن تصبح منيعة ضد الأدوية، آملين أنه من خلال تحديد وتعطيل هذه المفاتيح، يمكنهم استعادة قوة العلاجات الموجودة. ويعد دراسة جينات محددة - وهي قطع من الحمض النووي (DNA) تعمل ككتيبات تعليمات للخلية - أمراً مركزياً في هذا السعي؛ فعندما تتعطل هذه الجينات أو يتم التعبير عنها بمستويات خاطئة، يمكنها تحويل مرض قابل للعلاج إلى مرض قاتل.

في دراسة حديثة، وجه الباحثون اهتمامهم إلى جين محدد يسمى AKAP12 لمعرفة ما إذا كان يلعب دوراً في هذه المقاومة. وقد ركزوا على نموذج مخبري معروف لسرطان الثدي تعلم بالفعل كيفية البقاء على قيد الحياة باستخدام دواء كيميائي قوي يسمى دوكسوروبيسين (doxorubicin). يعمل هذا الدواء، وهو جزء من عائلة تُعرف باسم الأنثراسيكلينات (anthracyclines)، عن طريق إتلاف الحمض النووي داخل الخلايا السرثانية، مما يجبرها على تدمير نفسها. ومع ذلك، في بعض المرضى، تطور الخلايا السرطانية درعاً ضد هذا الضرر. وافترض الباحثون أن جين AKAP12 قد يكون جزءاً من ذلك الدرع. ولاختبار ذلك، استخدموا أداة جينية دقيقة، توصف غالباً بأنها مقصات جزيئية، لقص وتعطيل جين AKAP12 في هذه الخلايا السرطانية المقاومة. ومن خلال إزالة الجين، تمكنوا من مراقبة ما سيحدث للخلايا عند تعرضها مرة أخرى لدواء العلاج الكيميائي، ليروا فعلياً ما إذا كان السرطان سيصبح عرضة للخطر مرة أخرى بدون حمايته الجينية.

عمل الفريق مع خط محدد من خلايا سرطان الثدي يُعرف باسم MCF-7/ADR، وهي مشهورة بقدرتها على تحمل الدوكسوروبيسين. وباستخدام نظام CRISPR/Cas9، صمموا دليلاً يستهدف ويقطع جين AKAP12، الموجود في قسم محدد من الحمض النووي للخلية. قاموا بإدخال أداة القطع هذه إلى الخلايا ثم اختاروا الخلايا التي نجحت في دمج التغيير. وبعد التأكد من أن الجين قد تعطل بالفعل، قارنوا هذه الخلايا المعدلة بالخلايا السرطانية الأصلية غير المعدلة. كانت النتائج مذهلة؛ فعندما عالج الباحثون الخلايا التي تم تعطيل جينها بالدوكسوروبيسين، ماتت الخلايا بسهولة أكبر بكثير من الخلايا الأصلية المقاومة. في الواقع، أصبحت الخلايا التي تفتقر إلى جين AKAP12 أكثر حساسية للدواء بشكل ملحوظ، مما أظهر أن الجين يساعد السرطان بنشاط على البقاء على قيد الحياة أثناء العلاج.

بعيداً عن مجرد جعل الخلايا أكثر عرضة للدواء، لاحظ الباحثون أن إزالة AKAP12 تضعف الخلايا السرطانية بعدة طرق أساسية أخرى. فقد اختبروا مدى قدرة الخلايا على الحركة والانتشار، وهي قدرة حاسمة للسرطان لاختراق أجزاء أخرى من الجسم. وتحركت الخلايا التي تفتقر إلى جين AKAP12 ببطء شديد وعانت لإغلاق الفجوات في طبقة من الخلايا، مما يشير إلى أن الجين يساعد الخلايا السرطانية على الهجرة. كما نظروا في قدرة الخلايا على تكوين مستعمرات وكريات، وهي مؤشرات على مدى قدرة الخلايا السرطانية على النمو والاستمرار بشكل مستقل. شكلت الخلايا المعدلة مستعمرات وكريات أقل بكثير من الخلايا الأصلية، مما يشير إلى أن الجين ضروري لقدرة السرطان على التكاثر والحفاظ على قوته. علاوة على ذلك، عند تعرض الخلايا للدوكسوروبيسين، أظهرت الخلايا التي تفتقر إلى AKAP12 طفرة في نشاط الجينات التي تحفز الموت الخلوي المبرمج، أو "الاستماتة" (apoptosis). وهذا يشير إلى أن الجين يعمل عادةً كمكبح لآلية التدمير الذاتي للخلية، مما يسمح للسرطان بالبقاء على قيد الحياة عندما ينبغي أن يموت.

ومن المثير للاهتمام أن هذه النتائج تضيف طبقة من التعقيد لما فهمه العلماء سابقاً عن هذا الجين. ففي أنواع أخرى كثيرة من السرطان، يُعرف AKAP12 بأنه مثبط للأورام، مما يعني أنه يساعد عادةً في منع نمو السرطان. وفي تلك السياقات، يُتوقع أن يؤدي فقدان الجين إلى جعل السرطان أسوأ. ومع ذلك، في هذا السيناريو المحدد لسرطان الثدي المقاوم للأدوية، يبدو أن الجين يفعل العكس تماماً: فهو يساعد السرطان على البقاء على قيد الحياة أثناء العلاج. وأشار الباحثون إلى أنه بينما أظهرت دراسات أخرى في خطوط خلوية مختلفة أن إزالة AKAP12 لم تؤثر على نمو الخلايا، إلا أنه في هذه الخلايا المقاومة، أدت إزالته بوضوح إلى إبطاء التكاثر وزيادة موت الخلايا. ويسلط هذا السلوك المعتمد على السياق الضوء على كيف يمكن لنفس الجين أن يلعب أدواراً مختلفة اعتماداً على بيئة الخلية والضغوط التي تواجهها، مثل وجود العلاج الكيميائي.

تخلص الدراسة إلى أن AKAP12 هو لاعب رئيسي في مقاومة خلايا سرطان الثدي للدوكسوروبيسين. ومن خلال تعطيل هذا الجين، تمكن الباحثون من تجريد الخلايا من طبقة الحماية التي بنتها الخلايا السرطانية، مما جعلها عرضة للدواء مرة أخرى. وبينما أُجري هذا البحث بالكامل في بيئة مختبرية باستخدام المزارع الخلوية، مما يعني أنه لا يعكس بعد تمام التعقيد في جسم الإنسان، فإن النتائج تقدم اتجاهاً واعداً جديداً. فهي تشير إلى أن استهداف جين AKAP12 قد يكون استراتيجية قابلة للتطبيق للتغلب على مقاومة الأدوية لدى مرضى سرطان الثدي. وإذا تمكنت الدراسات المستقبلية من تأكيد هذه النتائج في نماذج أكثر تعقيداً، فقد يؤدي ذلك إلى مناهج علاجية جديدة تجمع بين أدوية العلاج الكيميائي الموجودة وعلاجات مصممة لإسكات هذا الجين تحديداً، مما قد يحول ورماً مقاوماً مرة أخرى إلى ورم قابل للعلاج.