A tumorsejtekről egy ideje már tudni lehet, hogy képesek ellenállóvá válni a kezelésekkel szemben, illetve áttéteket is képezhetnek, vagyis az eredeti helyükről elvándorolva a test más részein is daganatok kialakulását okozzák. Minél inkább képessé válik mindezekre egy ráktípus, annál halálosabb. A kutatók éppen ezért nagyon kíváncsiak rá, hogyan tesznek szert ezekre a tulajdonságokra a tumorsejtek, hiszen ha az evolúció bizonyos lépései gátolhatók lennének, azzal meg lehetne előzni a legveszélyesebb stádiumokat, és kezelni a jelenleg akár halálos betegségeket.

Ezzel kapcsolatban alapvető probléma az is, hogy mire a betegséget felfedezik, a tumorsejtek sok esetben már évek-évtizedek óta evolválódnak a testben. Így aztán meglehetősen keveset tudunk evolúciójukról is, hiszen ennek korai, meghatározó szakaszai alatt általában senki sem vizsgálja a sejteket.

Jonathan Weissman, az MIT kutatója és kollégái éppen ezért kidolgoztak egy módszert, amellyel generációról generációra nyomon tudják követni a tumorsejtek alakulását. Ennek során a CRISPR-technológiát használták arra, hogy az egyes sejteket egyedi DNS-vonalkóddal lássák el. Amikor a sejt osztódik, ez a vonalkód egy kicsit megváltozik, így amikor az eredeti sejt leszármazottait begyűjtik a kutatók, a vonalkód változásai révén rekonstruálni tudják minden egyes sejt leszármazását. A sejtek közti rokonság ilyen módon való felderítésével pedig az is feltárható, hogy egyes fontos jellegek hogyan alakultak ki a tumorsejtek adott családjában. Az elmúlt két évben a szakértők nagyon hasonló módszerekkel követték nyomon a SARS-CoV-2 vírus evolúcióját, hogy szemmel tartsák az aggasztó variánsokat.

Weissmann és társai a Berkeley és a Weizmann Intézet munkatársainak segítségével az eddigi legalaposabb tumorsejt-családfát állították össze egy tüdődaganat sejtjeinek első rákos mutációitól az áttétek kialakulásáig. Ilyen a módon a korábbinál sokkal nagyobb „felbontású” képet kaptak a rák alakulásáról, beleértve annak eddig jobbára rejtve maradó kezdeteit is.

A kísérletek során a kutatók maguk indították be a folyamatot, vagyis olyan hatásoknak tették ki a sejteket, amelyek tumorképző mutációk aktiválódásához vezettek. Ehhez olyan egereket hoztak létre, amelyek tüdősejtjeit hordoztak egy ilyen mutációt inaktív formában, majd ezt egy génszerkesztett vírussal aktiválták, egyúttal lekapcsolva a tumorképződést elnyomó egyik fontos gént.

A tumorsejtek képződését így valóban a kezdetektől nyomon tudták követni természetes környezetükben, nagyon hasonló körülmények között, mint amik egy emberi betegben is fennállnak. A tumorsejteket pár hónap fejlődés után begyűjtötték, majd a módosult DNS-vonalkódok szekvenálása alapján felvázolták a családfát. Ezen kívül a sejtek fontos génjeinek aktivitását is megvizsgálták, hogy felmérjék, melyik sejt mit művel.

Az eredmények alapján a tumorsejtek alpopulációi között ugyanazon daganaton belül is jelentős eltérések tapasztalhatók. Egyes csoportok fitnesze (növekedési és túlélési képességei) jelentősen magasabb lett a többinél, és ezek agresszívebbé is váltak, idővel dominánssá válva a tumoron belül. Az áttétet képző sejtek szintén ezen fit sejtekből alakultak ki, de csak evolúciójuk későbbi szakaszában. Ez jelentős eltérést jelent attól, amit egyes más tumorbetegségek kapcsán sejtenek a szakértők, vagyis hogy ezeknél az áttétképzés képessége korán alakul ki. Az áttétek megjelenésének kérdése nagyon fontos a kezelés szempontjából, hiszen számos rák ebben a stádiumban válik halálossá, így lényeges, hogyan kell időzíteni a terápiát, hogy az még ezt megelőzően hatásos legyen.

Ami a terápiákat illeti, a vizsgálat során megfigyelt változások, amelyek agresszívebbé és dominánssá tettek egyes sejteket, számos támadási pontot kínálhatnak a jövőbeni kezelések számára. A megfigyelések alapján egyébként a tumor a kezdetekben nagyon gyorsan változik, és számos különböző sejtpopulációt termel ki sebes ütemben. Amikor azonban kialakul egy agresszív és jó fitneszű alpopuláció, a folyamat stabilizálódik és lelassul, ahogy ezek a sejtek átveszik felette az uralmat. A domináns sejtek előtt ezt követően két, jól elkülöníthető út áll a megfigyelések alapján, amelyek mindegyike további súlyosbodáshoz, és vele áttétek kialakításához vezethet. Ezen utak ismerete szintén nagyon érdekes és fontos a fejlesztendő kezelések szempontjából.