ძუძუს კიბოს რისკი, როგორც წესი, ისეთი ნაცნობი ფაქტორების კონტექსტში განიხილება, როგორიცაა გენეტიკა, ასაკი, ოჯახური ისტორია ან მამოგრაფიის მონაცემები. თუმცა, „City of Hope“-ისა და ბერკლის კალიფორნიის უნივერსიტეტის მეცნიერები სრულიად განსხვავებულ ჰიპოთეზას იკვლევენ. მათი ვარაუდით, უჯრედების ფიზიკური მდგომარეობა დაავადების განვითარების რისკს მანამ წინასწარმეტყველებს, სანამ მას ტრადიციული კლინიკური მეთოდები აღმოაჩენს.
კვლევის მთავარი იდეა „მექანიკური დაბერებაა“ – ფენომენი, რომლის დროსაც უჯრედები საკუთარ ბიოლოგიურ საათს უსწრებენ და ისეთ ფიზიკურ თვისებებს იძენენ, რომლებიც ხანდაზმული ქსოვილისთვისაა დამახასიათებელი. იმის გასაგებად, თუ რატომ კარგავს უჯრედი “ახალგაზრდულ” სიმკვრივეს, გუნდი მიკროფლუიდურ ჩიპებს იყენებს. ეს მოწყობილობა ერთგვარი „ფიზიკური გამოცდაა“, რომლის დროსაც თითოეული უჯრედი ნაზად იკუმშება. მეცნიერებს სურთ გაიგონ შეიძლება თუ არა, რომ უჯრედის ელასტიურობა იმაზე ადრე მიგვანიშნებდეს საფრთხეზე, ვიდრე ამას ნებისმიერი სხვა ტესტი შეძლებს?
ინტერვიუში ლიდია ლ. სონი, ბერკლის კალიფორნიის უნივერსიტეტის პროფესორი და მარკ ლაბარჟი („City of Hope“-ში სიმსივნის რისკებისა და დაბერების პროცესების მკვლევარი) სრულიად ახალ სამეცნიერო მიმართულებას წარმოადგენენ. ისინი დეტალურად განმარტავენ, თუ როგორ შეუძლია ერთი ცალკეული უჯრედის მექანიკურ ქცევას იმ საიდუმლოების გამჟღავნება, რომლის დანახვაც ტრადიციული მეთოდებით აქამდე შეუძლებელი იყო.
შეგიძლიათ მარტივად განგვიმარტოთ, რა არის უჯრედების „მექანიკური დაბერება“ – მაგალითად, როგორ ავლენს უჯრედის ფიზიკური სიმკვრივე და ელასტიურობა კიბოს რისკს ქალის რეალური ასაკისგან დამოუკიდებლად?
„მექანიკური დაბერება“ გვიჩვენებს, თუ რამდენად „გაცვეთილია“ უჯრედი ფიზიკურად, მიუხედავად პაციენტის ქრონოლოგიური ასაკისა. ჩვენი კვლევის ფარგლებში, სწორედ სხვადასხვა თაობის ქალების სარძევე ჯირკვლის უჯრედების მექანიკურ თვისებებს ვსწავლობთ.
აღმოჩნდა, რომ ბიოლოგიური ასაკი უჯრედის მდგომარეობას ყოველთვის არ განსაზღვრავს. ზოგ შემთხვევაში, ახალგაზრდა ქალების უჯრედები ხანდაზმული ქსოვილისთვის დამახასიათებელ თვისებებს ავლენს – ისინი უფრო ხისტია და ფორმის აღდგენის უნარი საგრძნობლად დაქვეითებული აქვთ. ამგვარად, უჯრედის მექანიკური ქცევა ხდება ერთგვარი ინდიკატორი იმ საფრთხეებისა, რომლებიც ქრონოლოგიური წლოვანებისგან სრულიად დამოუკიდებელია.
ვინაიდან თითოეული უჯრედი უზარმაზარი მოცულობის მექანიკურ მონაცემს გვაწვდის, კანონზომიერებების ამოსაცნობად მანქანურ სწავლებას მივმართავთ. ალგორითმი მხოლოდ ერთ მარტივ ნიშანს, მაგალითად სიმკვრივეს, არ აკვირდება. ის ფიზიკური თვისებების იმ ნატიფ კომბინაციებს აღიქვამს, რომლებიც მექანიკურად ახალგაზრდა უჯრედებს ხანდაზმულებისგან განასხვავებს.
მაშინაც კი, თუ ერთ კონკრეტულ პარამეტრს ვერ გამოვყოფთ, საერთო მექანიკური პროფილი ნათლად აჩვენებს, რამდენად ჰგავს უჯრედი თავისი ქცევით ხანდაზმულ ქსოვილს. მარტივად რომ ვთქვათ, უჯრედის სიმკვრივე და მისი დეფორმაციის უნარი ფიზიკური დაბერების ერთგვარ „ხელწერას“ ქმნის. სწორედ ეს ინდივიდუალური კვალი გვეხმარება კიბოს რისკის გააზრებაში – იქ, სადაც მხოლოდ ქრონოლოგიური ასაკის მონაცემები არასაკმარისია.
ქალების უმრავლესობისთვის (90%-ზე მეტი), რომლებსაც გენეტიკური წინასწარგანწყობა არ აქვთ, ტრადიციული საზომები ხშირად არასრულ სურათს იძლევა. როგორ შეუძლია „MechanoAge“-ს გარდაქმნას არსებული სკრინინგი და უფრო შინაარსიანი გახადოს პრევენციული დიალოგი პაციენტსა და ექიმს შორის?
„MechanoAge“ საშუალებას გვაძლევს, რისკების შეფასებისას ზოგადი ვარაუდებიდან კონკრეტულ ქმედებებზე გადავიდეთ. ამჟამად, ქალების უზარმაზარი ნაწილი მამოგრაფიის პასუხად იღებს გაფრთხილებას „მკვრივი ქსოვილის“ შესახებ, რაც მხოლოდ ირიბ საფრთხეზე მიანიშნებს. ვინაიდან ამ ქალების უმრავლესობას კიბო არ განუვითარდება, ეს ინფორმაცია ხშირად უფრო მეტ კითხვას აჩენს, ვიდრე პასუხს. მაშინ რა უნდა მოიმოქმედოს ადამიანმა ამ ცოდნით, თუკი ის ინდივიდუალურ გამოსავალს არ სთავაზობს?
„MechanoAge“-ს ან მასთან დაკავშირებულ „MechanoRISQ“ ქულას შეუძლია ზოგადი ვარაუდები ზუსტ მონაცემებად გარდაქმნას. ტექნოლოგია ააშკარავებს, რამდენად შეესაბამება უჯრედის ფიზიკური მდგომარეობა რეალურ კლინიკურ საფრთხეს. ეს ნიშნავს, რომ ბუნდოვანი ინფორმაცია უფრო პერსონალიზებულ და შინაარსიან დასკვნაში ტრანსფორმირდება.
მაღალი „MechanoRisk“ ქულის შემთხვევაში, ექიმებს ეძლევათ საფუძველი, რომ სკრინინგის პროტოკოლი უფრო ინტენსიური გახადონ ან პრევენციული ზომები გაამკაცრონ (ისევე, როგორც ეს მაღალი რისკის ჯგუფის სხვა პაციენტებთან ხდება). დაბალი მაჩვენებელი კი პირიქით – ზედმეტი სამედიცინო ჩარევებისგან დაგვიცავს და პაციენტს დაამშვიდებს, რომ მისთვის ჩვეულებრივი მონიტორინგი სრულიად საკმარისია.
თქვენმა ნაშრომმა გამოააშკარავა, რომ ახალგაზრდა ქალების უჯრედები, თუ ისინი მაღალი რისკის მატარებლები არიან, მექანიკურად „ბერდებიან“. რა იყო ის პირველი სიგნალი, რომელიც ადრეულ კვლევებში თქვენს ყურადღებას იპყრობდა?
პირველი ნიშანი უჯრედების შეკუმშვის, ანუ ე.წ. „გასრესის“ შემდეგ მათი ფორმის აღდგენის უნარის შეფასებამ მოგვცა. ჩვენ დეტალურად ვაკვირდებოდით, რამდენად სწრაფად და სრულყოფილად ახერხებდა უჯრედი პირვანდელი სახის დაბრუნებას.
მოსალოდნელი იყო, რომ ასაკთან ერთად უჯრედებს ფორმის აღდგენის უნარი დაეკარგათ. თუმცა, BRCA მუტაციის მქონე ახალგაზრდა ქალების ნიმუშებმა გასაოცარი სურათი გვაჩვენა. აღმოჩნდა, რომ მათი უჯრედების მექანიკური მდგომარეობა იმდენად იყო შეცვლილი, რომ ისინი უფრო მეტად ხანდაზმული ქსოვილისთვის დამახასიათებელ თვისებებს ავლენდნენ, ვიდრე იმავე ასაკის ჯანმრთელი ქალების.
სწორედ ამ დაკვირვებამ დაგვანახვა, რომ უჯრედის ფიზიკური მდგომარეობა რისკთან დაკავშირებულ იმ ცვლილებებს ასახავს, რომელთა აღქმაც მხოლოდ წლების დათვლით შეუძლებელია.
თქვენმა კვლევამ აჩვენა, რომ მექანიკური გარდაქმნები იმ ქალების სარძევე ჯირკვალშიც მიმდინარეობს, რომელთა ორგანიზმშიც კიბო უკვე არსებობდა. რამდენად მნიშვნელოვანია გენეტიკური წინასწარგანწყობა იმისთვის, რომ უჯრედებმა ასეთი ნაადრევი ფიზიკური ცვლილებები გამოავლინონ?
სიმართლე ითქვას, ჩვენ ჯერ კიდევ არ ვიცით, ზუსტად რა როლს ასრულებს გენეტიკა ამ კონკრეტულ ჯგუფში მექანიკური დაბერების სტიმულირებაში. აქ მთავარი ის არის, რომ ამ ქალებს სიმსივნე ერთ სარძევე ჯირკვალში ჰქონდათ, თუმცა ქსოვილი, რომელიც ჩვენ გამოვიკვლიეთ, პათოლოგების მიერ სრულიად ჯანმრთელად იყო მიჩნეული.
ჩვენ ეს პაციენტები სპეციალურად იმის გამო შევარჩიეთ, რომ მათ სრული გენეტიკური ტესტირება ჰქონდათ გავლილი. მათთან არცერთი ცნობილი მუტაცია გამოვლენილა – მათ შორის არც BRCA და არც სხვა მემკვიდრეობითი ფაქტორი, რომელიც მათ ორგანიზმში კიბოს განვითარების რისკს ახსნიდა.
სწორედ ეს ფაქტი ხდის ამ ჯგუფს განსაკუთრებით საინტერესოს. საუბარია ქალებზე, რომელთა იდენტიფიცირებაც სტანდარტული გენეტიკური ტესტირებით დღეს პრაქტიკულად შეუძლებელია. მათ დნმ-ში შესაძლოა ვერანაირი ცნობილი მაღალი რისკის მუტაცია იპოვოთ, თუმცა „MechanoAge“ მათ ჯანმრთელ ქსოვილში მაინც ხედავს იმ ფარულ ნიშნებს, რომლებიც მომავალ საფრთხეზე მიუთითებს.
ეს ნიშნავს, რომ „MechanoAge“-ს შეუძლია იპოვოს პასუხები იქ, სადაც გენეტიკური ტესტირება უძლურია და დაეხმაროს ქალებს, რომელთა რისკებიც აქამდე შეუმჩნეველი რჩებოდა.
კვლევამ შეადარა ჯანმრთელი ქალების, ოჯახური ისტორიის მქონე პირებისა და კიბოს მქონე პაციენტების უჯრედები. რა იყო ერთი და იმავე ქალის უჯრედებს შორის განსხვავების ყველაზე დიდი წყარო?
ვარიაციის ყველაზე დიდი გაზომვადი წყარო, როგორც ჩანს, არის აღდგენის დრო. ეს არის მაჩვენებელი, რომელიც ზომავს, თუ რამდენ ხანს უნდება უჯრედი პირვანდელ მდგომარეობაში დაბრუნებას შეკუმშვის შემდეგ.
ჩვენს ამჟამინდელ მანქანური სწავლების მოდელში აღდგენის დრო ყველაზე მნიშვნელოვან პარამეტრად მიიჩნევა. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ სწორედ უჯრედების აღდგენის პროცესში არსებული სხვაობები განსაზღვრავს იმ სურათს, რასაც ერთი და იმავე ქალის უჯრედებს შორის ვხედავთ.
თუმცა, ეს საკითხი უფრო ფართო ბიოლოგიურ კითხვასაც წამოჭრის. ჩვენთვის უცნობია, სარძევე ჯირკვლის უჯრედული სტრუქტურა სინქრონულად ბერდება თუ არა. სავსებით შესაძლებელია, რომ ერთი კონკრეტული ქსოვილის ფარგლებშიც კი არსებობდეს მექანიკური სხვაობა – ზოგიერთი უჯრედი ინარჩუნებდეს „ახალგაზრდულ“ მახასიათებლებს, მაშინ როცა სხვები დაბერების ნიშნებს ავლენდნენ.
ამგვარად, ამჟამინდელი მონაცემებით, რეგენერაციის ტემპი ყველაზე მყარ საზომ პარამეტრს წარმოადგენს. თუმცა, ერთი ინდივიდის ფარგლებში უჯრედების მექანიკური დაბერების არაერთგვაროვნების საკითხი კვლავაც აქტუალურ და შეუსწავლელ სამეცნიერო პრობლემად რჩება.
ეს პლატფორმა ხელმისაწვდომი და მასშტაბირებადია – რა არის დღეს ერთი ტესტის სავარაუდო ღირებულება?
დღეს ტესტი, უშუალოდ მოწყობილობის დონეზე, ძალიან იაფია. ამჟამად ჩვენ უჯრედების შემკუმშავ ჩიპებს ხელით ვამზადებთ და ერთი ჩიპის ღირებულება 50 ცენტზე ნაკლებს შეადგენს.
პროცესების ავტომატიზაცია თვითღირებულების შემცირების მთავარი წინაპირობაა. პლატფორმის გაფართოება საშუალებას მოგვცემს, ჩიპების წარმოება უფრო რაციონალური გავხადოთ და პარალელურ რეჟიმში მრავალჯერადი ტესტირებაც შევძლოთ. ეს მიდგომა, იქნება ის ინდივიდუალური თუ მასობრივი, მკვეთრად გაზრდის სისტემის წარმოების მასშტაბს და დაზოგავს რესურსებს.
აღსანიშნავია, რომ მონაცემების მისაღებად კომპლექსური და მაღალტექნოლოგიური ვიზუალიზაცია საჭირო არ არის. აპარატურა ბაზისურ ელექტრონულ კომპონენტებზე მუშაობს, რაც პრაქტიკაში უკვე გამოიცადა: ლაბორატორიულმა ტესტებმა დაადასტურა, რომ სისტემის ფუნქციური მოდელის შექმნა სულ რაღაც რამდენიმე ასეულ დოლარადაა შესაძლებელი.
რა ტიპის კლინიკური კვლევის სტრუქტურა და კონკრეტული მაჩვენებლებია საჭირო იმისათვის, რომ „MechanoAge“-მა გაიაროს ავტორიზაცია და მისი ეფექტურობა სარძევე ჯირკვლის კიბოს პროგნოზირებაში დადასტურდეს?
ამ ეტაპზე რთულია იმის თქმა, თუ რა მოცულობის მონაცემებს ან კონკრეტულ შედეგებს მოგვთხოვენ შესაბამისი უწყებები. ვინაიდან ეს მოწყობილობა ინოვაციურია და რისკების განსხვავებულ მეთოდოლოგიას ეყრდნობა, მისი ავტორიზაციის გზა ჯერ კიდევ ფორმირების პროცესშია. ეს მოითხოვს მუდმივ კომუნიკაციას სამედიცინო სფეროს წარმომადგენლებსა და მარეგულირებელ ორგანოებთან.
თუმცა, ჩვენი ხედვით, ადრეულმა კლინიკურმა კვლევამ უნდა შეამოწმოს, შეუძლია თუ არა „MechanoAge“ ან „MechanoRisk“ ქულას ძუძუს კიბოს დიაგნოზის პროგნოზირება გარკვეულ პერიოდში. მაგალითად, თუ დღეს ავიღებთ ანალიზს, რამდენად დაემთხვევა მიღებული ქულა რეალობას 2 ან 5 წლის შემდეგ – დადგება თუ არა დიაგნოზი ამ პერიოდში.
მთავარი კვლევითი კითხვა მდგომარეობს იმაში, გააჩნია თუ არა რისკის ქულას სტატისტიკურად მნიშვნელოვანი პროგნოზული ძალა. ამასთანავე, ექსპერიმენტის მასშტაბები, შეფასების კრიტერიუმები და ვალიდაციის სტანდარტები კლინიკურ ექსპერტებთან/მარეგულირებელ ორგანოებთან კოორდინირებული მუშაობის შედეგად უნდა განისაზღვროს.
