ضربة مزدوجة للسرطان: المنغنيز يُنشّط مُستشعر التوتر ويقتل الأورام

نشر علماء من معهد الفيزياء الحيوية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، وجامعة مينيسوتا، والمعهد الوطني الأمريكي للسرطان، بقيادة البروفيسور وانج ليكون، دراسة في iScience توضح أن أيونات المنجنيز ثنائية التكافؤ (Mn²⁺) يمكنها حرفيًا "دفع الخلايا السرطانية إلى التدمير الذاتي" عن طريق الإفراط في تنشيط مستشعر الإجهاد في الشبكة الإندوبلازمية IRE1α وتحفيز موت الخلايا المبرمج عبر مسارات RIDD وJNK.

الخلفية: UPR ودور IRE1α

1. مراقبة جودة البروتين. تتراكم البروتينات المشوهة داخل الشبكة الإندوبلازمية (ER) للخلايا، مما يُحفز استجابة الإجهاد للشبكة الإندوبلازمية (UPR) عبر ثلاثة مستشعرات: IRE1α، وPERK، وATF6.

2. الطبيعة المزدوجة لـ IRE1α.

• التنشيط التكيفي: يؤدي الضغط المعتدل على الشبكة الإندوبلازمية إلى ربط XBP1 → استعادة التوازن الداخلي.
• الاستجابة النهائية: تحت الضغط الشديد أو المطول، يقوم IRE1α بإلغاء تنشيط فرع XBP1 ويحفز بدلاً من ذلك RIDD (الاضمحلال المعتمد على IRE1α المنظم) وتسلسلات JNK → موت الخلايا المبرمج.

لطالما أثارت هذه الثنائية اهتمام أطباء الأورام، لكن الفكرة السائدة كانت تثبيط IRE1α لإضعاف الدفاعات التكيفية للورم. تقترح الدراسة الجديدة النهج المعاكس: فرط تنشيط IRE1α.

البروتوكول التجريبي والطرق الرئيسية

1. زراعة الخلايا:

   • سرطان الثدي (MCF-7)، وسرطان الخلايا الكبدية (HepG2) وخطوط الخلايا الطبيعية (HEK293).

   • إضافة MnCl₂ (0–200 ميكرومولار) لمدة 24–48 ساعة.

2. التحقق الكيميائي الحيوي لتنشيط IRE1α:

   • زاد فسفرة IRE1α (النقل الغربي) بشكل يعتمد على الجرعة عند 50–100 ميكرومولار Mn²⁺.

   • نشاط RNase (RIDD): تم قياس اضمحلال mRNAs المستهدفة (Blos1، Sparc) بواسطة qPCR.

   • مسار JNK: ارتفعت مستويات p-JNK وركائزه (c-Jun) بمقدار 2-3 أضعاف.

3. ربط XBP1s:

   • أظهر اختبار RT-PCR أن Mn²⁺ لا يزيد من مستوى متغير الوصل XBP1s، أي أنه يزيد بشكل خاص من تحميل الفرع الطرفي لـ UPR.

4. موت الخلايا وبقاء الخلايا:

   • أظهرت قياسات التدفق الخلوي (Annexin V/PI) ما يصل إلى 60% من الخلايا الميتة بعد 48 ساعة من العلاج بـ 100 ميكرومولار من Mn²⁺؛

   • وأكد تحليل MTT انخفاضًا في قابلية البقاء على قيد الحياة بنسبة تصل إلى 30% في خطوط السرطان بنفس الجرعة، في حين احتفظت الخلايا الطبيعية بنسبة بقاء تبلغ 80%.

5. التحكم الجزيئي:

   • أدى الإزالة الجينية لجين IRE1α (CRISPR–Cas9) إلى إلغاء السمية الخلوية لـ Mn²⁺ تمامًا، مما يوضح الاعتماد على IRE1α.

   • أدى إعطاء مثبطات JNK الجزيئية الصغيرة (SP600125) إلى تقليل موت الخلايا المبرمج بنحو 50%، مما يشير إلى تورط هذا الفرع.

نماذج ما قبل السريرية في الجسم الحي

1. نموذج الفأر لسرطان الثدي:

   • إعطاء MnCl₂ (1 مليمول، 20 ميكرولتر) داخل الورم مرتين في الأسبوع لمدة 3 أسابيع.

   • نمو الورم: في أكثر من 80% من الحالات، تقلصت الأورام أو استقرت؛ واستمرت الضوابط في التقدم.

2. السمية والسلامة:

   • بقيت الكيمياء الحيوية للدم (ALT، AST، الكرياتينين) ضمن الحدود الطبيعية.

   • - فحص أنسجة الأعضاء (الكبد، الكلى، القلب) دون اكتشاف أي ضرر.

3. التعبير عن العلامات المسببة للموت الخلوي:

   • زيادة نشاط الخلايا الإيجابية للكاسباس-3 وTUNEL في مواقع الورم.

المعنى والآفاق

يوضح البروفيسور وانغ ليكون: "أظهرنا لأول مرة أن التنشيط المفرط الانتقائي لـ IRE1α باستخدام Mn²⁺ يعكس بروتوكول استجابة البروتين غير المكتمل (UPR) في الخلايا السرطانية، مما يُعطي الأولوية لموت الخلايا المبرمج". ويضيف: "هذا يفتح آفاقًا جديدة في علاج السرطان، حيث نُثقل مسارات الدفاع المناعية بدلًا من تثبيطها".

• مادة التباين والعلاج الإشعاعي؟ يُستخدم المنغنيز بالفعل في مواد التباين في التصوير بالرنين المغناطيسي، مما قد يُسهّل تطبيق العلاج بسرعة.
• تطوير متبرعين بـ Mn²⁺: متبرعين نانويين مستهدفين يوصلون Mn²⁺ إلى الورم على وجه التحديد، مما يقلل من التعرض الجهازي.
• الجمع مع العلاج المناعي: قد يؤدي تعزيز موت الخلايا المبرمج إلى زيادة إنتاج المستضدات الجديدة وتحسين الاستجابة لمثبطات نقاط التفتيش.

ويؤكد المؤلفون على عدة نقاط رئيسية:

• نموذج جديد لعلاج استجابة الشبكية غير المكتملة
  : «أظهرنا أنه بدلاً من تثبيط مستشعر استجابة الشبكية غير المكتملة IRE1α، من الممكن تحقيق تأثير مضاد للأورام عن طريق زيادة تنشيطه»، يقول البروفيسور وانغ ليكون (CAS). «هذا يفتح الباب أمام استراتيجية جديدة لعلاج السرطان تعتمد على زيادة تحميل الشبكة الإندوبلازمية».

• يُشير الدكتور لي تشانغ (المعهد الوطني للسرطان) إلى خصوصية آلية
  "Mn²⁺ يُحفّز بشكل انتقائي فروع RIDD وJNK من IRE1α دون تنشيط مسار XBP1s التكيفي". "تضمن هذه الاستجابة "المتحيزة" موت الخلايا السرطانية مع تأثير ضئيل على الخلايا الطبيعية".

• آفاق التطبيق السريري:
  "بما أن المنغنيز يُستخدم بالفعل كعامل تباين في التصوير بالرنين المغناطيسي، فلدينا فرصة كبيرة لتكييف متبرعي Mn²⁺ بسرعة مع العيادات"، تُعلّق البروفيسورة سارة لي (مينيسوتا). "الخطوة التالية هي تطوير أنظمة توصيل مُستهدفة للورم".

• إمكانية العلاج المركب
  : «قد يُعزز فرط تنشيط IRE1α إنتاج المستضدات الجديدة ويُحسّن الاستجابة للعلاج المناعي»، يُضيف الدكتور تاناكا (CAS). «يُبشر الجمع بين Mn²⁺ ومثبطات نقاط التفتيش بتأثير تآزري».

• السلامة والانتقائية:
  "في نماذجنا السريرية السابقة، لم يُسبب Mn²⁺ أي ضرر للأنسجة الطبيعية أو زيادة في السمية الجهازية"، كما يُشير الدكتور مارتينيز (من ولاية مينيسوتا). "وهذا أمر بالغ الأهمية للانتقال إلى التجارب السريرية".

تؤسس هذه الدراسة لمسار جديد لعلاج السرطان من خلال التنشيط المتحكم فيه لاستجابة الإجهاد الخلوي وتقدم المنجنيز كعامل مضاد للأورام قادر على زيادة تحميل آليات بقاء الخلايا السرطانية.