Ένα παράθυρο στα μυστικά του καρκίνου και ειδικότερα στις μεταστάσεις έρχεται να ανοίξει μια νέα τεχνική η οποία επιτρέπει τον εντοπισμό, τον χαρακτηρισμό αλλά και την απεικόνιση με μεγάλη πιστότητα των κυκλοφορούντων στο αίμα καρκινικών κυττάρων. Η τεχνική είναι προϊόν συνεργασίας κλινικών ογκολόγων, βιολόγων και φυσικών του ερευνητικού ινστιτούτου Scripps στη Λα Χόγια των ΗΠΑ και, σύμφωνα με μια σειρά άρθρων τους στην επιθεώρηση «Physical Biology», μπορεί να αποτελέσει σημαντικό διαγνωστικό αλλά και ερευνητικό εργαλείο. Το «ΒΗΜΑScience» μίλησε με τον επικεφαλής των ερευνών καθηγητή Κυτταρικής Βιολογίας Peter Kuhn, προκειμένου να μας διαφωτίσει σχετικά με τα δεδομένα αλλά και τις δυνατότητες της τεχνικής.

Δύσκολος Στόχος

Τα καρκινικά κύτταρα (μπλε-κόκκινο) ξεχωρίζουν από τα κύτταρα του αίματος (μπλε-πράσινο) με την πρώτη ματιά, χάρη στην τεχνική των ερευνητών του Scripps. Τα κύτταρα που κυκλοφορούν σε ομάδες (...) ενοχοποιούνται για μεταστάσεις και θρομβοεμβολές

Οσοι μελετούν τους συμπαγείς καρκινικούς όγκους γνωρίζουν ότι καρκινικά κύτταρα αποσπώνται από αυτούς και μπορούν να μεταφερθούν στους γειτονικούς λεμφαδένες ή/και σε άλλους απομακρυσμένους ιστούς. Ενώ όμως η ιστολογική εξέταση μπορεί εύκολα να αποκαλύψει την παρουσία καρκινικών κυττάρων σε όλα τα στάδια εποικισμού των λεμφαδένων, δεν συμβαίνει το ίδιο με τις μεταστάσεις. Βεβαίως η προφανής απάντηση στο ερώτημα «πώς ένας πρωτογενής όγκος ενός οργάνου βρέθηκε να πλήττει ένα δεύτερο απομακρυσμένο όργανο;» είναι «μέσω του αίματος». Παρά το γεγονός όμως ότι υπάρχουν τρόποι να συμπεράνει κανείς ότι τα κύτταρα αυτά όντως κυκλοφορούν στο αίμα, ως σήμερα δεν είχε σταθεί δυνατή η πέραν πάσης αμφιβολίας απεικόνισή τους.

Με στόχο το δύσκολο έργο της πιστοποίησης της παρουσίας κυκλοφορούντων καρκινικών κυττάρων στο αίμα τα οποία βρίσκονται καθ’ οδόν προς εγκατάσταση σε άλλους ιστούς, ξεκίνησε πριν από δυόμισι χρόνια η συνεργασία επιστημόνων διαφορετικών ειδικοτήτων. Οπως εξήγησε ο αμερικανός καθηγητής, «η στενή συνεργασία μας με τους ογκολόγους και τους κλινικούς κυτταρολόγους υπήρξε καθοριστική. Στην ουσία καθοδηγηθήκαμε από τις δικές τους ανάγκες. Αυτοί μάς περιέγραψαν τι θα χρειαζόταν και εμείς, με τη βοήθεια μαθηματικών και φυσικών, προσπαθήσαμε να δημιουργήσουμε το εργαλείο που είχαν ονειρευτεί. Ετσι αναπτύξαμε αυτή την τεχνική υγρής βιοψίας, έναν άμεσο δηλαδή τρόπο ποιοτικής και ποσοτικής ανίχνευσης, αλλά και χαρακτηρισμού των κυκλοφορούντων στο αίμα καρκινικών κυττάρων».

Οι ως σήμερα γνωστοί τρόποι εντοπισμού των κυκλοφορούντων στο αίμα καρκινικών κυττάρων είναι συνήθως έμμεσοι, ενώ περιλαμβάνουν και ένα στάδιο εμπλουτισμού. Καθώς δηλαδή ο αριθμός των καρκινικών κυττάρων είναι πολύ μικρός σε σχέση με τα κυτταρικά στοιχεία του αίματος, οι τεχνικές εντοπισμού τους περιλαμβάνουν ένα στάδιο συλλογής τους και διαχωρισμού τους από τα υπόλοιπα, καθώς επίσης και ένα στάδιο κατά το οποίο το «ίχνος» των εν λόγω κυττάρων πολλαπλασιάζεται. Παραδείγματος χάριν, το DNA τους πολλαπλασιάζεται και στη συνέχεια μελετάται. Η τεχνική των αμερικανών επιστημόνων δεν περιέχει στάδιο εμπλουτισμού και δεν συμπεραίνει την παρουσία κυττάρων έμμεσα (με τη βοήθεια δεικτών) αλλά άμεσα: απεικονίζοντας δηλαδή τα κύτταρα αυτά, και μάλιστα με μεγάλη διακριτική ικανότητα.

"Ζωγραφίζοντας" τα κύτταρα

Η τεχνική συνίσταται στη χρώση των κυτταρικών στοιχείων του αίματος με τρεις ειδικά επιλεγμένες διαφορετικές χρωστικές οι οποίες χρωματίζουν διαφορετικά τα καρκινικά κύτταρα σε σχέση με τα κανονικά κύτταρα του αίματος. «Η μία χρωστική είναι εξειδικευμένη για τα καρκινικά κύτταρα, η δεύτερη για τα λευκά αιμοσφαίρια του αίματος και η τρίτη βάφει όλα τα κύτταρα που φέρουν πυρήνες, βάφει δηλαδή και τα καρκινικά και τα κανονικά κύτταρα. Στη συνέχεια τα κύτταρα εξετάζονται με τη βοήθεια μικροσκοπίου φθορισμού, ενώ ένα λογισμικό επιτρέπει την απεικόνισή τους σε τρεις διαστάσεις. Οπως μπορείτε να δείτε, οι εικόνες που παίρνουμε είναι εξαιρετικής καθαρότητας, ενώ έχουμε τη δυνατότητα να χρησιμοποιήσουμε και άλλες χρωστικές για περαιτέρω χαρακτηρισμό των κυττάρων που μας ενδιαφέρουν» εξήγησε ο κ. Kuhn.

Αποτελέσματα ακριβείας

Όπως περιγράφεται στο πρώτο από τα πέντε σχετικά άρθρα, η εφαρμογή της τεχνικής αυτής σε έναν μικρό αριθμό ασθενών με μεταστατικούς καρκίνους του μαστού, του προστάτη και του παγκρέατος έδωσε άκρως ικανοποιητικά αποτελέσματα. Ειδικότερα, εντοπίστηκαν πέντε ή περισσότερα κυκλοφορούντα καρκινικά κύτταρα ανά χιλιοστόλιτρο αίματος στο 80% των 20 ασθενών με μεταστατικό καρκίνο του προστάτη, στο 70% των 30 ασθενών με καρκίνο του μαστού και στο 50% των 18 ασθενών με καρκίνο του παγκρέατος. Συγκρινόμενη με τη μόνη εγκεκριμένη από την αμερικανική Αρχή Τροφίμων και Φαρμάκων (Food and Drug Administration - FDA) τεχνική για τον εντοπισμό των κυκλοφορούντων στο αίμα καρκινικών κυττάρων, η τεχνική των ερευνητών του Scripps φάνηκε πολύ καλύτερη: η πρώτη εντόπισε τα σπάνια κύτταρα σε πέντε από 15 δείγματα αίματος ασθενών, ενώ η δεύτερη σε 14 από αυτά!

Τι ρόλο παίζουν οι "παρέες";

O Peter Kuhn και η συναργάτιδά του kelly Bethel στο εργαστήριό τους στο Ερευνητικό Ινστιτούτο Scripps

Ένα άλλο από τα ευρήματα που έφερε στο φως η εν λόγω τεχνική περιγράφεται στο δεύτερο άρθρο της σειράς: πρόκειται για την παρουσία μικρών ομάδων καρκινικών κυττάρων τα οποία παρέμεναν ενωμένα. Το αν και κατά πόσον τα κύτταρα αυτά, τα οποία εντοπίστηκαν στο 88% των ασθενών, συμβάλλουν στις μεταστάσεις παραμένει ακόμη άγνωστο, αλλά σίγουρα είναι άξιο διερεύνησης. Σύμφωνα με τον αμερικανό καθηγητή, «όπως μας πληροφορούν οι ογκολόγοι, το ποια κύτταρα μπορούν και ποια δεν μπορούν να δώσουν μεταστάσεις αποτελεί ένα από τα βασικά ερωτήματα στην έρευνα της Ογκολογίας. Σκεφτείτε το: μπορεί να είναι και χιλιάδες τα κύτταρα που αποσπώνται από έναν συμπαγή όγκο, όμως τα περισσότερα από αυτά δεν είναι ικανά να εποικίσουν έναν άλλον ιστό. Η ύπαρξη καρκινικών κυττάρων τα οποία κυκλοφορούν στο αίμα ως ομάδες δημιουργεί ερωτηματικά. Αυτά τα κύτταρα κουβαλούν μαζί τους φίλους τους αλλά και ένα μέρος του υποστρώματος πάνω στο οποίο ακουμπούσαν. Παραμένουν έτσι ζωντανά για περισσότερο χρόνο; Αποκτούν άραγε αυξημένο μεταστατικό δυναμικό σε σχέση με τα ελεύθερα; Ολα αυτά θα μπορούσαν να διερευνηθούν χάρη στην τεχνική μας, η οποία επιτρέπει την απομόνωση των επί μέρους κυτταρικών πληθυσμών για περαιτέρω μελέτη».

Ύποπτες και για εμβολές

Βεβαίως, οι ομάδες κυττάρων δεν αποτελούν ευνοϊκή παράμετρο για το κυκλοφορικό σύστημα. Πώς είναι δυνατόν τα ενωμένα κύτταρα να περνούν από τα αγγεία; «Πιθανότατα δεν περνούν!» μας είπε ο κ. Kuhn και συνέχισε: «Και πάλι, όπως μας πληροφορούν οι ογκολόγοι, η δεύτερη αιτία θανάτου των ασθενών με καρκίνο είναι η θρομβοεμβολή. Η απόδειξη της παρουσίας καρκινικών κυττάρων που ταξιδεύουν ενωμένα στο αίμα συνάδει προς τα αυξημένα ποσοστά θρομβοεμβολών που εμφανίζουν οι ασθενείς. Οπως είπαμε και προηγουμένως, αυτές οι ομάδες κυττάρων χρήζουν περαιτέρω διερεύνησης».

Από ερευνητικής άποψης, εξίσου ενδιαφέροντα είναι και τα καρκινικά κύτταρα τα οποία δεν είναι ακέραια και τα οποία επίσης καθιστά εμφανή η τεχνική της ρευστής βιοψίας. Η μελέτη τους θα μπορούσε ίσως να αποκαλύψει στους ερευνητές πού οφείλεται ο θάνατός τους και να δώσουν ιδέες για φάρμακα που θα τον επισπεύδουν. Γενικότερα, η βιολογία των καρκινικών κυττάρων θα μπορούσε να λάβει νέες προοπτικές με την αξιοποίηση της τεχνικής αυτής. Στην τρίτη μελέτη που φιλοξενείται στην επιθεώρηση «Physical Biology» γίνεται σύγκριση των κυκλοφορούντων στο αίμα καρκινικών κυττάρων του προστάτη και μιας κυτταρικής σειράς καρκίνου του προστάτη η οποία χρησιμοποιείται ευρέως για ερευνητικούς σκοπούς. Η διαπίστωση σημαντικών διαφορών μεταξύ των δύο τύπων κυττάρων στην πραγματικότητα σημαίνει ότι το ευρέως χρησιμοποιούμενο κυτταρικό μοντέλο για τη νόσο δεν επαρκεί για να εξαχθούν ασφαλή συμπεράσματα γι’ αυτή. «Ερευνητικά, υπάρχουν πράγματα τα οποία δεν μπορούν να γίνουν με δείγματα ασθενών και πρέπει να καταφεύγουμε σε κυτταρικές σειρές καρκινικών κυττάρων που καλλιεργούμε στο εργαστήριο προκειμένου να μελετήσουμε τη βιολογία του καρκίνου. Αν όμως στη συνέχεια μπορούμε να πιστοποιούμε τα ευρήματά μας από τις κυτταρικές σειρές με κύτταρα από ασθενείς, αποκτούμε μια εικόνα που είναι πολύ πιο κοντά σε αυτό που όντως συμβαίνει στο καρκινικό κύτταρο» επεσήμανε ο αμερικανός επιστήμονας.

Διάγνωση και διαχείριση νόσων

Η έμφαση ωστόσο των ερευνητών του Scripps δόθηκε στην αξιοποίηση της τεχνικής κατ’ αρχάς για διαγνωστικούς σκοπούς. Ετσι, δεν αρκέστηκαν στον απλό εντοπισμό των κυκλοφορούντων στο αίμα καρκινικών κυττάρων, αλλά προχώρησαν ένα βήμα παραπέρα: θέλησαν να εξετάσουν αν μπορούσαν να συσχετίσουν τη συγκέντρωση των κυττάρων στο αίμα των ασθενών με την εξέλιξη της νόσου. Οπως περιγράφεται στο τέταρτο άρθρο, η τεχνική εφαρμόστηκε σε δείγματα αίματος από 28 ασθενείς με μεταστατικό μη μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονος. Κατά μέσον όρο η τεχνική μπόρεσε να εντοπίσει 1,6 κυκλοφορούντα καρκινικά κύτταρα ανά χιλιοστόλιτρο αίματος στο 68% των ασθενών. Επιπροσθέτως, η αυξημένη παρουσία των εν λόγω κυττάρων συσχετίστηκε με δυσμενέστερη πρόγνωση των ασθενών.

Τέλος, σύμφωνα με το πέμπτο κατά σειρά άρθρο, η τεχνική αξιοποιήθηκε και για τον εντοπισμό υποδοχέων οιστρογόνων σε κύτταρα καρκίνου του προστάτη. Αξιοποιήθηκε δηλαδή για να προσδιοριστεί περαιτέρω η ταυτότητα των καρκινικών κυττάρων, πράγμα πολύ σημαντικό για τη διαχείριση της νόσου. «Η παρουσία ή η απουσία των υποδοχέων καθοδηγεί τους ογκολόγους στη χορήγηση της ενδεδειγμένης για τον κάθε ασθενή θεραπευτικής αγωγής» εξήγησε ο καθηγητής Kuhn και προσέθεσε ότι «με τη χρήση κατάλληλων μέσων το ίδιο θα μπορούσε να γίνει και για κύτταρα άλλων καρκίνων».

Από τα παραπάνω γίνεται φανερή η μεγάλη χρησιμότητα της τεχνικής των ερευνητών του Scripps τόσο για την έρευνα κατά του καρκίνου όσο και για τη διάγνωση και την κλινική διαχείριση της νόσου. Πόσο εύκολη θα ήταν άραγε η μεταφορά της από ένα εργαστήριο σε ένα νοσοκομείο; «Οπως σας είπα, εργαστήκαμε από τη αρχή με τους γιατρούς και προσπαθήσαμε να καλύψουμε τις δικές τους ανάγκες. Η υποδομή που χρησιμοποιήσαμε δεν είναι κάτι το εξαιρετικό. Εύκολα τη βρίσκει κανείς στα εργαστήρια Κυτταρολογίας των νοσοκομείων. Περιττό να σας πω ότι και εμείς θα θέλαμε πολύ γρήγορα να μεταφερθεί σε όλα τα νοσοκομεία του κόσμου και να βοηθήσει όσο το δυνατόν περισσότερους ασθενείς. Αυτή τη στιγμή όμως δεν μπορώ να σας δώσω κανένα χρονοδιάγραμμα. Σίγουρα θα απαιτηθούν ευρύτερες κλινικές δοκιμές και είναι μέσα στα άμεσα σχέδιά μας να τις αρχίσουμε».

ΑΝΟΙΞΕ ΤΟ ΔΡΟΜΟ ΓΙΑ ΤΗ ΡΕΥΣΤΗ ΒΙΟΨΙΑ

Η ελληνική πρωτιά!

H καθηγήτρια κ. Εύη Λιανίδου

Κατά τη διάρκεια της συνομιλίας μας ο κ. Peter Kuhn αναφέρθηκε στην κυρία Εύη Λιανίδου, καθηγήτρια Αναλυτικής και Κλινικής Χημείας στο Τμήμα Χημείας του Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών, περιγράφοντας την πολύχρονη εργασία της στον εντοπισμό των κυκλοφορούντων στο αίμα καρκινικών κυττάρων ως «φανταστική» και εκτιμώντας ότι τα επιτεύγματα των δύο ερευνητικών ομάδων είναι «συμπληρωματικά».

Πράγματι, όπως φαίνεται από το πλήθος των ερευνητικών εργασιών που έχει δημοσιεύσει η κυρία Λιανίδου την τελευταία δεκαετία, η ελληνική ερευνητική ομάδα υπήρξε πρωτοπόρος στην ανάπτυξη υπερευαίσθητης μεθόδου που όχι μόνο πιστοποιεί την παρουσία των κυκλοφορούντων στο αίμα καρκινικών κυττάρων, αλλά επιτρέπει να εκτιμηθεί η ποσότητά τους και η μοριακή τους ταυτότητα. Με δεδομένο ότι η σπανιότητα των εν λόγω κυττάρων στο αίμα κάνει την αναζήτησή τους να μοιάζει με αναζήτηση «ψύλλων στα άχυρα», η πρωτιά των ελλήνων επιστημόνων περιγράφτηκε ως «άθλος».

Η χρησιμότητα της μεθόδου στη διαχείριση του καρκίνου του μαστού αξιολογήθηκε από την ερευνητική ομάδα του καθηγητή Παθολογίας - Ογκολογίας στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Κρήτης κ. Βασιλείου Γεωργούλια. Σύμφωνα με αποτελέσματα δημοσιευμένων εργασιών των δύο ερευνητικών ομάδων, η εφαρμογή της μεθόδου σε δείγμα αίματος ασθενών με καρκίνο του μαστού, που λαμβάνεται δύο εβδομάδες μετά την αφαίρεση του όγκου και πριν από τη χορήγηση θεραπείας, επιτρέπει την εκτίμηση του κινδύνου που διατρέχουν οι ασθενείς να εμφανίσουν μετάσταση. Για την ακρίβεια διαπιστώθηκε ότι όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των κυττάρων αυτών στο αίμα τόσο περισσότερο είναι αυξημένος ο κίνδυνος μετάστασης.

Όπως όμως επεσήμανε μιλώντας στο ΒΗΜΑScience η κυρία Λιανίδου «στον καρκίνο τίποτε δεν είναι άσπρο - μαύρο. Κάθε ασθενής είναι διαφορετικός και γι' αυτό τον λόγο θελήσαμε να πάμε τη μέθοδο ένα βήμα παραπέρα: θελήσαμε να αναλύσουμε τη μοριακή ταυτότητα των καρκινικών κυττάρων που εντοπίζαμε». Έτσι, η μέθοδος αναπτύχθηκε περαιτέρω: τώρα οι έλληνες ερευνητές μπορούν να δημιουργήσουν το μοριακό προφίλ των καρκινικών κυττάρων (να ξέρουν δηλαδή την ταυτότητα των κυττάρων που εκφράζουν αυτά), ενώ σε συνεργασία με την ομάδα ογκολόγων του Πανεπιστημίου Κρήτης συσχετίζουν το μοριακό με το κλινικό προφίλ.

Τα οφέλη από τη συνέργεια των δύο ομάδων είναι δύο ειδών: αφενός μεν έχουν εντοπιστεί μόρια-στόχοι για την ανάπτυξη αντικαρκινικών φαρμάκων και αφετέρου δε έχουν προσθέσει έναν ακόμη κρίκο στην αλυσίδα της εξατομικευμένης θεραπείας του καρκίνου του μαστού. Και φυσικά, οι έρευνές τους συνεχίζονται...