دانشمندان چگونگی انتقال سرطان بین دوقلوها پیش از تولد را کشف کردند

توده‌ای در صورت یکی از نوزادان که پیش از تولد شناسایی شد، پزشکان را به سمت زایمان زودهنگام دو خواهر دوقلوی همسان سوق داد. تصویربرداری ام‌آر‌آی جنین در هفته سی‌وسوم بارداری، وجود این توده را نشان می‌داد. یک هفته بعد، پس از تولد نوزادان، پزشکان در بدن هر دو خواهر تومورهایی پیدا کردند.

ابتلای هر دو نوزاد به سرطان یکسان، پرسشی مهم را مطرح کرد که صرفاً با توجه به دوقلو بودن آن‌ها نمی‌شد به آن پاسخ داد. آیا بیماری به‌طور مستقل در بدن هر یک از خواهران شکل گرفته بود یا سلول‌های سرطانی پیش از تولد از یکی به دیگری انتقال یافته بودند؟

پژوهشگران برای یافتن پاسخ، سراغ نشانه‌هایی رفتند که درون سلول‌های آن‌ها پنهان مانده بود. تغییرات دی‌ان‌ای که هم‌زمان با رشد بدن انباشته شده بودند، به محققان امکان داد رویدادهایی را بازسازی کنند که ماه‌ها پیش از شناسایی تومورها اتفاق افتاده بودند.

نتایج این پژوهش که در مجله نیچر کامیونیکیشنز منتشر شده، نشان می‌دهد سرطان ابتدا در بدن یکی از خواهران شکل گرفت و سپس در دوران جنینی به خواهر دیگر انتقال یافت. به احتمال زیاد، این انتقال تنها یک بار و در اواخر سه‌ماهه دوم بارداری رخ داده است. بررسی‌های ژنتیکی همچنین سرنخ‌هایی درباره چگونگی شکل‌گیری خود دوقلوها به دست داد.

این دو نوزاد به نام‌های آملیا و آمایا، مدت کوتاهی پس از تولد جان باختند. خانواده آن‌ها با انجام بررسی‌های پس از مرگ برای اهداف پژوهشی موافقت کرد. نویسندگان مقاله، این مطالعه را به یاد این دو خواهر اختصاص دادند؛ زیرا مادرشان می‌خواست نام آن‌ها در پژوهش ثبت شود.

تیم تحقیقاتی شامل دانشمندانی از مؤسسه ولکام سنگر، بیمارستان گریت اورموند استریت و دانشگاه کمبریج بود.

چگونگی انتقال سرطان میان دو خواهر

در مقاله پژوهشی، نوزادی که توده‌ای در صورت داشت با عنوان دوقلوی A معرفی شده است. هنگام تولد، در چندین اندام بدن او رسوبات توموری وجود داشت. خواهرش که دوقلوی B نام گرفت، در ابتدا ضایعاتی روی پوست داشت؛ اما در مراحل بعدی، بیماری در غشاهای اطراف مغز و نخاع او نیز شناسایی شد.

پزشکان تومورهای هر دو نوزاد را سارکوم‌های تمایزنیافته تشخیص دادند. سارکوم‌های بافت نرم، گروهی از سرطان‌ها هستند که در بافت‌هایی مانند ماهیچه، چربی و ساختارهای نگهدارنده بدن ایجاد می‌شوند. بررسی نمونه‌های توموری هر دو خواهر نشان داد که تمام آن‌ها ترکیب ژنی یکسانی حاصل از پیوند دو ژن MN1 و ZNF341 دارند.

با وجود شباهت تومورها، پژوهشگران هنوز باید مشخص می‌کردند که سرطان ابتدا از سلول‌های کدام خواهر منشأ گرفته است. در این مرحله، یک واقعیت ظاهراً متناقض به کمک محققان آمد: دوقلوهای همسان لزوماً از نظر ژنتیکی کاملاً یکسان نیستند.

هر دو از یک تخمک بارورشده شکل می‌گیرند، اما هنگام تکثیر سلول‌ها، تغییراتی در دی‌ان‌ای به وجود می‌آید. اگر یکی از سلول‌ها دچار تغییر ژنتیکی شود، این تغییر می‌تواند به سلول‌های حاصل از آن نیز منتقل شود. در نتیجه، هر تغییر مانند نشانه‌ای عمل می‌کند که شاخه مشخصی از شجره سلولی بدن در حال رشد را از سایر شاخه‌ها متمایز می‌سازد.

مقایسه این نشانه‌های ژنتیکی در بافت‌های مختلف، به دانشمندان اجازه می‌دهد اجداد مشترک سلول‌ها را شناسایی کنند و سلول‌های متعلق به هر یک از دوقلوها را از سلول‌های خواهر دیگرشان تشخیص دهند.

پژوهشگران برای این منظور، ۱۰ نمونه تومور، ۱۲ نمونه بافت طبیعی از دو خواهر و ۱۱ نمونه از جفت را توالی‌یابی کردند. علاوه بر این، ۱۲ نمونه جفت را نیز بررسی کردند که برای افزایش سهم سلول‌های دخیل در تشکیل جفت غنی‌سازی شده بودند.

نتایج نشان داد سرطان ابتدا در بدن دوقلوی A ایجاد شد و سپس سلول‌های سرطانی پیش از تولد به دوقلوی B رسیدند و در بدن او نیز تومور تشکیل دادند. مهم‌ترین مدرک در تومورهای نوزاد دوم دیده شد؛ سلول‌های سرطانی او حامل نشانگرهای ژنتیکی متعلق به خواهرش بودند.

یافته‌ها انتقال سلول‌های سرطانی از طریق جفت مشترک دو جنین را محتمل‌ترین توضیح معرفی می‌کنند. با این حال، تحلیل ژنتیکی فقط منشأ سرطان را مشخص کرده و انتقال مستقیم سلول‌ها یا مسیر دقیق عبور آن‌ها از جفت را به‌طور مستقیم نشان نمی‌دهد.

به احتمال زیاد، توده صورت دوقلوی A نخستین محل شکل‌گیری سرطان بوده است. این سرطان به جمعیت‌های سلولی متفاوتی تقسیم شد و پیش از رسیدن به خواهر دیگر، در بدن دوقلوی A گسترش یافت. الگوی ژنتیکی مشاهده‌شده در دوقلوی B نیز از این احتمال حمایت می‌کند که انتقال سلول‌های سرطانی در مرحله‌ای نسبتاً دیرهنگام از بارداری و طی یک رویداد منفرد اتفاق افتاده باشد.

زمان احتمالی آغاز سرطان و انتقال آن

پژوهشگران در مرحله بعد، با استفاده از جهش‌های انباشته‌شده در دی‌ان‌ای تلاش کردند زمان وقوع این رویدادها را تخمین بزنند. با فرض اینکه جهش‌های ژنتیکی با نرخی ثابت انباشته شده باشند، آن‌ها منشأ تومور را به اواخر سه‌ماهه نخست بارداری نسبت دادند و زمان انتقال سرطان به خواهر دیگر را اواخر سه‌ماهه دوم برآورد کردند.

البته این زمان‌بندی‌ها تخمینی هستند و به فرض ثابت بودن نرخ جهش‌های ژنتیکی وابستگی دارند؛ بنابراین نباید آن‌ها را مشاهداتی مستقیم از زمان دقیق شکل‌گیری یا انتقال سرطان در نظر گرفت.

در جریان پژوهش، یافته غیرمنتظره دیگری نیز به دست آمد: برخی سلول‌های طبیعی در جهت مخالف حرکت کرده بودند. نشانگرهای ژنتیکی موجود در نمونه‌ای از طحال دوقلوی A حاکی از آن بود که حدود ۷۵ درصد سلول‌های بررسی‌شده در آن نمونه، منشأ گرفته از دوقلوی B بودند. این نتیجه با اختلاط سلول‌های خونی میان دو خواهر سازگاری دارد.

بررسی‌ها همچنین نشان داد که دودمان‌های سلولی اولیه دو جنین، سهم یکسانی در تشکیل بدن آن‌ها و جفت نداشته‌اند. یکی از شاخه‌های سلولی تقریباً به‌طور انحصاری در بدن دوقلوی A حضور داشت، شاخه‌ای دیگر در شکل‌گیری هر دو خواهر و جفت مشارکت کرده بود و شاخه سوم به دوقلوی B و جفت اختصاص داشت.

این الگو از احتمال جدا شدن زودتر جنین‌ها در مراحل اولیه رشد حمایت می‌کند؛ زمانی زودتر از آنچه مدل کلاسیک شکل‌گیری این نوع دوقلوهای همسان پیش‌بینی می‌کند. با این حال، پژوهش حاضر تنها یک جفت دوقلو را بررسی کرده است. افزون بر این، تحلیل ژنتیکی فقط قادر به شناسایی دودمان‌های سلولی باقی‌مانده در بافت‌های نمونه‌برداری‌شده بود و ممکن است تمام شاخه‌های سلولی اولیه را پوشش نداده باشد.

پژوهش‌های پیشین درباره دوقلوهای مبتلا به لوسمی نیز منشأ سرطان در دوران پیش از تولد را بررسی کرده‌اند. مطالعه جدید با بازسازی جزئیات مسیر انتقال یک تومور بافت نرم، اطلاعات تازه‌ای به این حوزه افزوده است؛ اما مشخص نمی‌کند که این نوع انتقال با چه فراوانی اتفاق می‌افتد.

این یافته‌ها همچنین نشان نمی‌دهند که ابتلای یکی از دوقلوها به سرطان الزاماً به انتقال بیماری به خواهر یا برادر او منجر می‌شود. پژوهشگران این اتفاق را رویدادی نادر تفسیر می‌کنند، نه پیامدی اجتناب‌ناپذیر از رشد دو جنین در یک محیط مشترک پیش از تولد.

این روش پژوهشی می‌تواند راهی تازه برای بررسی منشأ تومورهای دوران کودکی فراهم کند و در کنار مطالعه رشد طبیعی بدن، به درک بهتر مراحل اولیه شکل‌گیری سرطان کمک برساند.

نتایج این پژوهش در مجله علمی Nature Communications منتشر شده است.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.