การปรับตัวเพื่อความอยู่รอดของ “มะเร็ง” เป็นสิ่งที่สร้างความปวดหัวให้กับแพทย์และนักวิทยาศาสตร์มานาน เพราะเมื่อคิดว่าการรักษาด้วยวิธีหนึ่งน่าจะสามารถกำจัดเชื้อร้ายได้แล้ว แต่ปรากฏว่ามันรอดมาได้ และบางครั้งอาจเติบโตเร็วขึ้นด้วย
แต่การวิวัฒนาการเพื่อความอยู่รอดของเชื้อมะเร็งไม่ได้เป็นไปแบบสุ่มหรือคาดเดาไม่ได้ เพราะล่าสุดนักวิจัยพัฒนาวิธีการใหม่ที่มีประสิทธิภาพ เผยให้เห็น “กฎที่ซ่อนอยู่” ซึ่งควบคุมวิธีการที่เซลล์มะเร็งเกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่ช่วยให้เนื้องอกเติบโต ปรับตัว และอยู่รอดจากการรักษา
วิธีการนี้แสดงให้เห็นว่าการรวมกันของโครโมโซมแบบใดที่ทำให้มะเร็งได้เปรียบ และทำไมเนื้องอกบางชนิดจึงมีความทนทานเป็นพิเศษ
นักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์มะเร็งมอฟฟิตต์ รัฐฟลอริดา สหรัฐฯ ได้สร้างวิธีการใหม่เพื่อทำนายว่าเซลล์มะเร็งจะวิวัฒนาการอย่างไรเมื่อพวกมันได้รับหรือสูญเสียโครโมโซมทั้งหมด การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมขนาดใหญ่เหล่านี้สามารถทำให้เนื้องอกได้เปรียบ ช่วยให้พวกมันเติบโตเร็วขึ้น ปรับตัวเข้ากับความเครียด และต้านทานการรักษา
งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications โดยนำเสนอเครื่องมือคำนวณที่เรียกว่า “ALFA-K” ซึ่งวิเคราะห์ข้อมูลเซลล์เดี่ยวแบบต่อเนื่องเพื่อติดตามว่า เซลล์มะเร็งเคลื่อนที่ผ่านการรวมกันของโครโมโซมที่แตกต่างกันอย่างไรในช่วงเวลาหนึ่ง ด้วยวิธีนี้ วิธีการดังกล่าวจะระบุว่ารูปแบบโครโมโซมใดที่ได้รับความนิยมเมื่อเนื้องอกวิวัฒนาการ
ผลการวิจัยนี้ท้าทายแนวคิดที่ว่า วิวัฒนาการของมะเร็งเกิดจากความบังเอิญเพียงอย่างเดียว แต่การศึกษาแสดงให้เห็นว่า เนื้องอกมีรูปแบบที่วัดได้ ซึ่งถูกกำหนดโดยองค์ประกอบของโครโมโซม แรงกดดันเชิงวิวัฒนาการ และความเครียดที่เกี่ยวข้องกับการรักษา
กรอบแนวคิดนี้เสนอวิธีการใหม่ในการคาดการณ์ว่า มะเร็งจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรและอาจตอบสนองต่อการรักษาอย่างไร
ดร. โนเอมี แอนดอร์ ศูนย์มะเร็งมอฟฟิตต์ หนึ่งในทีมวิจัย กล่าวว่า มะเร็งมีวิวัฒนาการ เมื่อเนื้องอกเติบโต เซลล์ของพวกมันจะทำผิดพลาดอย่างต่อเนื่องเมื่อคัดลอกและแบ่งดีเอ็นเอ ความผิดพลาดเหล่านั้นหลายอย่างเกี่ยวข้องกับการได้รับหรือสูญเสียโครโมโซมทั้งหมด สิ่งนี้สร้างเซลล์มะเร็งที่มีการรวมกันของโครโมโซมที่แตกต่างกันภายในเนื้องอกเดียวกัน
“ปัญหาคือ นักวิจัยไม่มีวิธีที่เชื่อถือได้ในการระบุว่า การรวมกันของโครโมโซมแบบใดช่วยให้เซลล์มะเร็งอยู่รอดได้ จำนวนสถานะโครโมโซมที่เป็นไปได้นั้นมหาศาล และวิธีการที่มีอยู่ส่วนใหญ่สามารถบันทึกได้เพียงภาพนิ่งในช่วงเวลาหนึ่ง หรือพฤติกรรมเฉลี่ยในเซลล์จำนวนมากเท่านั้น” แอนดอร์กล่าว
ALFA-K จึงถูกพัฒนาขึ้นเพื่อแก้ปัญหานี้โดยใช้ข้อมูลเซลล์เดี่ยวแบบต่อเนื่องเพื่อสร้างภาพจำลองว่าเซลล์มะเร็งเคลื่อนที่ผ่านสถานะโครโมโซมอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป และสถานะใดที่ได้รับการคัดเลือกโดยวิวัฒนาการ หากปราศจากความเข้าใจนั้น การลุกลามของมะเร็งและการดื้อต่อการรักษาอาจดูเหมือนคาดเดาไม่ได้
“งานของเราแสดงให้เห็นว่าสิ่งเหล่านี้เป็นไปตามกฎที่วัดได้” แอนดอร์บอก
โครโมโซมประกอบด้วยยีนหลายร้อยหรือหลายพันยีน เมื่อเซลล์มะเร็งได้รับหรือสูญเสียโครโมโซม มันจะเปลี่ยนปริมาณของยีนหลายตัวพร้อมกัน ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงวิธีการเจริญเติบโต การแบ่งตัว หรือการตอบสนองต่อความเครียดของเซลล์ได้ทันที
การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้เซลล์มะเร็งสามารถก้าวกระโดดทางวิวัฒนาการครั้งใหญ่ได้ แทนที่จะเป็นการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย นอกจากนี้ยังสร้างความหลากหลายภายในเนื้องอก ซึ่งเพิ่มโอกาสที่เซลล์บางส่วนจะรอดพ้นจากการรักษา
ที่สำคัญ ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างโครโมโซมที่มีอยู่ของเซลล์ การเปลี่ยนแปลงโครโมโซมแบบเดียวกันอาจเป็นประโยชน์ในบริบทหนึ่งและเป็นอันตรายในอีกบริบทหนึ่ง การขึ้นอยู่กับบริบทนี้ช่วยอธิบายว่าทำไมการทำนายวิวัฒนาการของมะเร็งจึงเป็นเรื่องยาก
ก่อนจะมี ALFA-K การเปลี่ยนแปลงโครโมโซมมักถูกสันนิษฐานว่ามีผลกระทบคงที่ นักวิจัยบางครั้งมองว่าการได้มาหรือการสูญเสียโครโมโซมเป็นประโยชน์หรือเป็นอันตรายเสมอ แต่วิวัฒนาการของมะเร็งที่แท้จริงนั้นซับซ้อนกว่านั้น
ALFA-K ติดตามเซลล์แต่ละเซลล์หลายพันเซลล์ตลอดเวลา โดยคำนึงถึงความไม่เสถียรของโครโมโซมที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง และสร้างภูมิทัศน์ความเหมาะสมขึ้นใหม่ ภูมิทัศน์เหล่านี้อธิบายว่า การเปลี่ยนแปลงโครโมโซมเป็นประโยชน์หรือเป็นอันตรายอย่างไรเมื่อพิจารณาจากโครงสร้างโครโมโซมปัจจุบันของเซลล์
เครื่องมือนี้ยังแสดงให้เห็นว่า อัตราความผิดพลาดของโครโมโซมมีความสำคัญ เมื่อเคมีบำบัดเพิ่มการแบ่งแยกโครโมโซมที่ผิดพลาด เซลล์มะเร็งจะเคลื่อนที่ไปทั่วโครงสร้างเหล่านี้ได้เร็วขึ้น ขึ้นอยู่กับรูปร่างของโครงสร้างนั้น สิ่งนี้สามารถผลักดันเนื้องอกไปสู่สถานะโครโมโซมที่ทนต่อความไม่เสถียรได้มากขึ้น
ในการศึกษานี้ ALFA-K ได้ประเมินความเหมาะสมของโครงสร้างโครโมโซมที่แตกต่างกันมากกว่า 270,000 แบบ ทำให้สามารถตั้งคำถามที่ก่อนหน้านี้ไม่สามารถเข้าถึงได้
แอนดอร์กล่าวว่า “ALFA-K จะสามารถเปลี่ยนงานวิจัยโรคมะเร็งจากการอธิบายลักษณะของเนื้องอกไปเป็นการคาดการณ์ว่าเนื้องอกจะวิวัฒนาการอย่างไร”
เขาเสริมว่า ในอนาคต แนวทางนี้อาจช่วยให้แพทย์ตีความผลการตรวจชิ้นเนื้อซ้ำ ระบุได้ว่า เมื่อใดที่เนื้องอกกำลังเข้าสู่ช่วงการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการที่เป็นอันตราย และเลือกวิธีการรักษาที่จำกัดความสามารถของมะเร็งในการสร้างโครงสร้างโครโมโซมที่เป็นอันตราย
“เป้าหมายระยะยาวคือการบำบัดโรคมะเร็งที่คำนึงถึงวิวัฒนาการ แนวทางนี้มุ่งเน้นการคาดการณ์ว่าเนื้องอกจะเปลี่ยนแปลงอย่างไร แทนที่จะตอบสนองหลังจากที่เกิดการดื้อยาขึ้นแล้ว” แอนดอร์กล่าว
อ่านงานวิจัยฉบับเต็ม ที่นี่
เรียบเรียงจาก Moffitt Cancer Center
- คอนเทนต์พิเศษ
สำหรับคุณ - TOP ต่างประเทศ
- วิดีโอยอดนิยม
