باستخدام تقنية جديدة وطريقة حسابية، اكتشف باحثون من مركز فريد هاتش للسرطان ومركز إم دي أندرسون للسرطان بجامعة تكساس، علامة حيوية قادرة على التنبؤ بدقة بالنتائج في أورام المخ السحائية وسرطانات الثدي .
في الدراسة التي نشرت في مجلة ساينس ، اكتشف الباحثون أن كمية إنزيم معين، وهو بوليميراز الحمض النووي الريبوزي الثاني (RNAPII)، الموجود على جينات الهيستون كان مرتبطًا بقوة الورم وتكراره. تشير المستويات المرتفعة للغاية من RNAPII على جينات الهيستون هذه إلى فرط انتشار السرطان وقد تساهم في حدوث تغيرات كروموسومية. تشير هذه النتائج إلى استخدام تقنية جينومية جديدة كأداة تشخيصية وتنبؤية محتملة للسرطان، والتي يمكن أن تحسن من مناهج علم الأورام الدقيقة.
قال الدكتور يي تشنغ، المؤلف الأول المشارك والأستاذ المساعد في علم المعلومات الحيوية وعلم الأحياء الحاسوبي في مركز إم دي أندرسون : “لقد تم تجاهل أن جينات الهيستون يمكن أن تكون عاملاً يحد من معدل تكاثر الخلايا، وبالتالي، مؤشرًا قويًا على فرط تكاثر الخلايا السرطانية” . “هذا لأن طرق تسلسل الحمض النووي الريبي الحالية غير قادرة على اكتشاف الحمض النووي الريبي للهيستون بسبب بنيتها الفريدة، مما يعني أن هذه المكتبات قللت بشكل كبير من تقدير وجودها. إن نهجنا الجديد، الذي يجمع بين تقنية تجريبية جديدة وخط أنابيب حاسوبي، ينشئ نظامًا بيئيًا شاملاً يمكنه الاستفادة من عينات الخزعة من أنواع متعددة من السرطان لتعزيز تشخيص الورم وتوقعه”.
أصبحت نتائج الدراسة ممكنة بفضل تقنية تحديد الملفات الشخصية الجديدة التي تم تطويرها في مختبر الدكتور ستيفن هينيكوف، المؤلف الأول المشارك والأستاذ في قسم العلوم الأساسية في فريد هاتش، والتي تمكن الباحثين من دراسة التعبير الجيني بشكل أفضل باستخدام عينات مثبتة بالفورمالين ومغموسة بالبارافين (FFPE) .
يتم تخزين خزعات الأنسجة عادةً للاستخدام طويل الأمد كعينات FFPE، ولكن الحمض النووي الريبي للعينة يصبح غير مستقر بشكل متزايد بمرور الوقت بسبب التدهور، مما يؤدي إلى بيانات تعبير جيني أقل جودة.
تركز التكنولوجيا الجديدة – الانقسام تحت الكروماتين المستهدف القابل للوصول (CUTAC) – على تسلسلات الحمض النووي غير المشفرة الصغيرة والمجزأة حيث يرتبط RNAPII، الموجود على نفس الكروموسوم مثل الجين الذي ينظمه، مما يسمح للعلماء بقياس نشاط نسخ الجينات مباشرة من الحمض النووي.
وعند فحص العينات السريرية باستخدام تقنية CUTAC عبر أنواع مختلفة من السرطان، وجد الباحثون أن التعبير عن جينات الهيستون كان أعلى بشكل ثابت وملحوظ في عينات الورم مقارنة بعينات الأنسجة الطبيعية.
توفر بروتينات الهيستون دعمًا هيكليًا أساسيًا للحمض النووي في الكروموسومات، حيث تعمل كبكرات تلتف حولها خيوط الحمض النووي. وقد تمت دراسة هذه البروتينات جيدًا، لكن معظم الأدوات الحالية لدراسة التعبير الجيني تعتمد على تسلسل الحمض النووي الريبي. يتميز الحمض النووي الريبي الهيستوني بأنه فريد من نوعه حيث يمنع بنيته اكتشاف جزيئات الحمض النووي الريبي بالطرق الحالية.
وبالتالي، قد يكون التعبير عن جينات الهيستون أقل تقديرًا بشكل كبير في عينات الأورام. وقد افترض الباحثون أن زيادة انتشار الخلايا السرطانية تؤدي إلى زيادة التعبير عن الهيستونات أو فرط نسخها لتلبية المتطلبات الإضافية لتكاثر الخلايا وانقسامها.
لاختبار فرضيتهم، استخدم الباحثون ملف تعريف CUTAC لفحص ورسم خريطة RNAPII، الذي ينسخ الحمض النووي إلى أسلاف الحمض النووي الريبي الرسول. درسوا 36 عينة FFPE من مرضى مصابين بالورم السحائي – وهو ورم دماغي شائع وحميد – واستخدموا نهجًا حسابيًا جديدًا لدمج هذه البيانات مع
ما يقرب من 1300 عينة بيانات سريرية متاحة للجمهور والنتائج السريرية المقابلة.
وفي عينات الأورام، كانت إشارات إنزيم RNAPII الموجودة على جينات الهيستون قادرة بشكل موثوق على التمييز بين عينات السرطان والعينات الطبيعية.
كما ارتبطت إشارات RNAPII على جينات الهيستون بالدرجات السريرية في الأورام السحائية، حيث تنبأت بدقة بالتكرار السريع وكذلك ميل فقدان الكروموسومات في الذراع بالكامل. كما تنبأ استخدام هذه التقنية على عينات FFPE من أورام الثدي من 13 مريضة بسرطان الثدي الغازي بعدوانية السرطان.
وقال هينيكوف، وهو أيضًا باحث في معهد هوارد هيوز الطبي: “إن التقنية التي طورناها لفحص عينات الأورام المحفوظة تكشف الآن عن آلية كانت مهملة في السابق لعدوانية السرطان. ويشير تحديد هذه الآلية إلى أنها قد تكون اختبارًا جديدًا لتشخيص السرطان وربما علاجه”.
ويخطط تشنغ وزملاؤه لاستخدام هذه التقنية على عينات FFPE من أنواع متعددة من السرطان لمزيد من التحقق من صحتها.
تم دعم هذا البحث من قبل معهد هوارد هيوز الطبي والمعاهد الوطنية للصحة والمعهد الوطني للسرطان .
