Νέα έρευνα θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο η ιατρική αντιμετωπίζει τον καρκίνο στην εποχή της τεχνητής νοημοσύνης

Στο εργαστήριο με θέμα «Προηγμένα υλικά, ενεργειακή τεχνολογία και υγειονομική περίθαλψη στην εποχή της τεχνητής νοημοσύνης» στο πλαίσιο της Εβδομάδας Επιστήμης και Τεχνολογίας VinFuture 2025, ο καθηγητής Dang Van Chi παρουσίασε έρευνα που δείχνει ότι οι κιρκαδικοί ρυθμοί και ο κυτταρικός μεταβολισμός παίζουν βασικό ρόλο στον προσδιορισμό της αποτελεσματικότητας της ανοσοθεραπείας και των στοχευμένων φαρμάκων.

Οι κιρκαδικοί ρυθμοί παίζουν καθοριστικό ρόλο στον έλεγχο των καρκινικών κυττάρων

Ο κιρκαδικός ρυθμός θεωρείται ένα από τα πιο σημαντικά ρυθμιστικά συστήματα του ανθρώπινου σώματος. Αυτός ο μηχανισμός λειτουργεί μέσω ενός δικτύου γονιδίων που λειτουργεί σε έναν 24ωρο κύκλο. Στον οποίο η BMAL1 και το CLOCK είναι δύο κεντρικοί παράγοντες που βοηθούν στη ρύθμιση του ύπνου, του ενεργειακού μεταβολισμού, των ορμονών και της ομοιόστασης.

Όταν το βιολογικό ρολόι λειτουργεί ρυθμικά, τα κύτταρα έχουν σαφείς χρόνους εργασίας και ηρεμίας. Όταν αυτός ο ρυθμός είναι εκτός φάσης, η ικανότητα επιδιόρθωσης του DNA μειώνεται και πολλές ζωτικές διεργασίες διαταράσσονται.

Αναλύσεις που δημοσιεύθηκαν στο Cell Metabolism και στο Nature Reviews Cancer δείχνουν ότι η διαταραχή του κιρκάδιου ρυθμού όχι μόνο επηρεάζει τον ύπνο και τον μεταβολισμό, αλλά και αποδυναμώνει το ανοσοποιητικό σύστημα. Όταν τα ανοσοκύτταρα ενεργοποιούνται σε λάθος χρόνο, το σώμα δυσκολεύεται να εντοπίσει και να εξαλείψει τα ανώμαλα κύτταρα που μπορούν να γίνουν οι σπόροι του καρκίνου.

Για να κατανοήσουν καλύτερα αυτόν τον μηχανισμό, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν συχνά ζωικά μοντέλα. Αυτή είναι η τυπική μέθοδος στη βιοϊατρική έρευνα επειδή μπορεί να ελέγξει τα γονίδια, το ζωντανό περιβάλλον και την κυτταρική δραστηριότητα, κάτι που δεν είναι δυνατό σε μελέτες σε ανθρώπους. Σε πολλά πειράματα, επιλέγονται ποντίκια επειδή η γενετική και οι βιολογικοί μηχανισμοί τους είναι παρόμοιοι με τους ανθρώπους.

Όταν οι ερευνητές αφαίρεσαν το γονίδιο BMAL1 σε ποντίκια, τα ζώα εμφάνισαν μια σειρά από σημάδια διαταραχών όπως πρόωρη γήρανση, μεταβολική ανισορροπία και ταχύτερο από το φυσιολογικό σχηματισμό όγκων.

Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι όταν το κιρκάδιο ρολόι είναι απενεργοποιημένο, τα κύτταρα χάνουν την ικανότητά τους να διαιρούνται με ελεγχόμενο τρόπο και είναι πιο ευάλωτα σε μια κατάσταση ανώμαλου πολλαπλασιασμού.

Εξηγώντας αυτόν τον μηχανισμό, ο καθηγητής Ντανγκ Βαν Τσι είπε: «Το βιολογικό ρολόι είναι σαν ένα κέντρο εντολών. Αποφασίζει πότε τα κύτταρα πρέπει να είναι ενεργά και πότε χρειάζονται ξεκούραση για να επιδιορθωθούν. Όταν αυτός ο μηχανισμός σπάσει, η διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης γίνεται χαοτική και δημιουργεί συνθήκες για την εμφάνιση καρκινικών κυττάρων».

Οι κιρκαδικοί ρυθμοί επηρεάζουν επίσης τη δραστηριότητα του ανοσοποιητικού συστήματος. Πολλές διεθνείς μελέτες έχουν δείξει ότι τα Τ κύτταρα και τα μακροφάγα είναι πιο δραστήρια το πρωί.

Αυτός πιστεύεται ότι είναι ο λόγος για τον οποίο οι ασθενείς τείνουν να ανταποκρίνονται καλύτερα στην ανοσοθεραπεία όταν λαμβάνουν θεραπεία σε αυτό το στάδιο. Μια προσέγγιση θεραπείας που βασίζεται στον βιολογικό χρόνο αναμένεται να προσφέρει υψηλότερη αποτελεσματικότητα και να μειώσει την περιττή τοξικότητα.

Ο μεταβολικός επαναπρογραμματισμός θέτει τις βάσεις για τον ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό

Στην παρουσίασή του σχετικά με τον μοριακό μηχανισμό του καρκίνου, ο καθηγητής Chi τόνισε τον κεντρικό ρόλο του γονιδίου MYC. Αυτό είναι ένα από τα πιο σημαντικά γονίδια καρκίνου και εμφανίζεται στους περισσότερους κοινούς καρκίνους.

Αυτό το γονίδιο όχι μόνο προάγει την κυτταρική διαίρεση, αλλά διαταράσσει και τον κιρκάδιο ρυθμό του κυττάρου. Όταν ο μοριακός ρυθμός διαταράσσεται, τα καρκινικά κύτταρα ξεφεύγουν από τους φυσικούς μηχανισμούς ελέγχου και συνεχίζουν να πολλαπλασιάζονται.

Κατά τη διάρκεια της θητείας του στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο, ο καθηγητής Chi έδειξε για πρώτη φορά τη σχέση μεταξύ της υπερδραστηριότητας του MYC και των βαθιών αλλαγών στον τρόπο με τον οποίο τα κύτταρα παράγουν ενέργεια.

Όταν η MYC ενεργοποιείται έντονα, το κύτταρο εξαρτάται περισσότερο από τη γλυκόλυση και την παραγωγή γαλακτικού οξέος. Αυτή η αλληλουχία αντιδράσεων ελέγχεται από το ένζυμο Λακτική Αφυδρογονάση Α.

Δημοσιευμένες μελέτες στο Ινστιτούτο Wistar και στο Johns Hopkins δείχνουν ότι η MYC προάγει την υπερενεργοποίηση της LDH A, προκαλώντας την είσοδο των κυττάρων σε μια ανώμαλη μεταβολική κατάσταση γνωστή ως Φαινόμενο Warburg.

Στο Φαινόμενο Warburg, τα καρκινικά κύτταρα καταναλώνουν γλυκόζη με πολύ υψηλό ρυθμό και παράγουν πολύ γαλακτικό οξύ ακόμη και όταν υπάρχει αρκετό οξυγόνο. Αυτή η διαδικασία παρέχει μια γρήγορη πηγή ενέργειας για τα κύτταρα ώστε να πολλαπλασιάζονται συνεχώς. Το γαλακτικό οξύ συσσωρεύεται, καθιστώντας το περιβάλλον γύρω από τον όγκο όξινο.

Αυτό παρεμποδίζει τη δραστηριότητα των ανοσοκυττάρων επειδή πολλά Τ κύτταρα δεν μπορούν να λειτουργήσουν αποτελεσματικά σε όξινο περιβάλλον. Αυτός είναι ένας από τους τρόπους με τους οποίους τα καρκινικά κύτταρα δημιουργούν μια ασφαλή ζώνη που τα βοηθά να αποφύγουν την επίθεση.

Ο καθηγητής Τσι ισχυρίζεται ότι ο μεταβολισμός είναι το θεμέλιο της ανάπτυξης. Αν μπορέσουμε να πετύχουμε την ενεργειακή τροφοδοσία, αποδυναμώνουμε το πλεονέκτημα του πυρήνα του όγκου.

Με βάση αυτήν την αρχή, το εργαστήριό του ανέπτυξε μια ομάδα μορίων που μπορούν να αναστείλουν την LDH. Πειράματα σε μοντέλα ποντικών έδειξαν ότι οι αναστολείς LDH μείωσαν τον ρυθμό ανάπτυξης του όγκου και βελτίωσαν σημαντικά το μικροπεριβάλλον.

Όταν τα επίπεδα γαλακτικού οξέος μειώνονται, τα ανοσοκύτταρα μπορούν να εισέλθουν και να λειτουργήσουν πιο αποτελεσματικά. Αξιοσημείωτο είναι ότι όταν οι αναστολείς LDH συνδυάζονται με αντισώματα PD1, πολλά μοντέλα έχουν καταγράψει πλήρη εξαφάνιση του όγκου.

Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση εξακολουθεί να αντιμετωπίζει μια σημαντική πρόκληση. Τα ερυθρά αιμοσφαίρια εξαρτώνται πλήρως από τη γλυκόλυση για ενέργεια. Όταν η LDH αναστέλλεται, είναι ευάλωτα σε βλάβη και αιμόλυση.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ερευνητική ομάδα συνεχίζει να αναπτύσσει πιο επιλεκτικά μόρια που στοχεύουν τα καρκινικά κύτταρα, περιορίζοντας παράλληλα τον αντίκτυπο στα υγιή κύτταρα.

Η διατροφή και το εντερικό μικροβίωμα ρυθμίζουν την ανοσολογική απόκριση

Τα τελευταία χρόνια, το μικροβίωμα του εντέρου θεωρείται ένας από τους πιο σημαντικούς τομείς στη θεραπεία του καρκίνου.

Δημοσιευμένες μελέτες στο Nature Medicine και Cell δείχνουν ότι τα βακτήρια του εντέρου όχι μόνο βοηθούν στην πέψη αλλά συμμετέχουν και στη ρύθμιση του ανοσοποιητικού συστήματος.

Αρκετές ερευνητικές ομάδες έχουν διαπιστώσει ότι ασθενείς με διαφορετικό μικροβίωμα ανταποκρίνονται διαφορετικά στην ανοσοθεραπεία. Ορισμένα βακτήρια ενισχύουν τη δραστηριότητα των Τ-κυττάρων, ενώ άλλα δυσκολεύουν το ανοσοποιητικό σύστημα να αναγνωρίσει τα καρκινικά κύτταρα.

Διερευνώντας αυτή τη σύνδεση, οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν στη χολίνη, μια θρεπτική ουσία που βρίσκεται συνήθως στο κρέας και τα θαλασσινά.

Μόλις εισέλθει στο έντερο, η χολίνη διασπάται από ορισμένα βακτήρια σε TMA. Το ήπαρ στη συνέχεια μετατρέπει την TMA σε TMAO.

Αρκετές ανεξάρτητες μελέτες από το Ινστιτούτο Καρκίνου Ludwig και το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins έχουν δείξει ότι τα επίπεδα TMAO στο αίμα ασθενών με καρκίνο του ήπατος σχετίζονται στενά με την αποτελεσματικότητα της θεραπείας. Οι ασθενείς με υψηλά επίπεδα TMAO συχνά ανταποκρίνονται ανεπαρκώς στη θεραπεία με αντι-PD1 και έχουν μικρότερο χρόνο επιβίωσης.

Για να δοκιμάσουν αυτόν τον μηχανισμό, οι ερευνητικές ομάδες διεξήγαγαν πειράματα σε ποντίκια. Όταν τα ποντίκια τράφηκαν με μια δίαιτα πλούσια σε χολίνη, τα επίπεδα TMAO αυξήθηκαν δραματικά.

Ως αποτέλεσμα, η ανοσοθεραπεία καθίσταται λιγότερο αποτελεσματική ακόμη και όταν το φάρμακο χορηγείται στη σωστή δόση και τη σωστή στιγμή. Αντίθετα, όταν το βακτηριακό ένζυμο που είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία της TMA αναστέλλεται, τα επίπεδα της TMAO μειώνονται σημαντικά και το ανοσοποιητικό σύστημα γίνεται πιο ενεργό. Η ικανότητα απόκρισης στα φάρμακα κατά του PD1 αποκαθίσταται.

Σύμφωνα με τον καθηγητή Τσι, το μέλλον της θεραπείας του καρκίνου πιθανότατα θα συνδυάζει μεταβολικά στοχευμένα φάρμακα, ανοσοθεραπεία, κιρκαδικά ελεγχόμενη διατροφή και συνεχή παρακολούθηση με τεχνητή νοημοσύνη. Αυτός ο συνδυασμός δημιουργεί ένα ολοκληρωμένο και εξατομικευμένο μοντέλο θεραπείας.

Η έρευνα που διεξάγει εδώ και 30 χρόνια έχει αποδείξει ότι ο καρκίνος δεν είναι μόνο μια ασθένεια γονιδιακής μετάλλαξης, αλλά και μια ασθένεια διαταραχής του βιολογικού ρολογιού, μεταβολικής ανισορροπίας και ανοσολογικής ανισορροπίας.

Μόνο κατανοώντας το σύνολο αυτών των ρυθμιστικών επιπέδων μπορεί η ιατρική να σχεδιάσει πραγματικά αποτελεσματικές θεραπείες.

Πηγή: https://dantri.com.vn/suc-khoe/nghien-cuu-moi-co-the-thay-doi-cach-y-hoc-dieu-tri-ung-thu-trong-thoi-ai-20251204183852856.htm