اللعاب: الحدود التالية في اكتشاف السرطان
في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي ، حاول طبيب الأسنان والكابتن بالبحرية الأمريكية كيرك سي هورمان ، الذي كان وقتها شابًا في الثلاثينيات من عمره ، الإجابة على سؤال جريء: هل لعاب مرضى سرطان البروستاتا له خصائص مختلفة عن تلك التي يتمتع بها الأشخاص الأصحاء؟ هل يمكن أن يحتوي على آثار مرض بعيد جدًا عن الفم؟
دون إضاعة المزيد من أموالهم اللعاب في مناقشة تفصيلية ، بدأ هورمان وزملاؤه من قسم أبحاث الأسنان في مركز التدريب البحري في البحيرات العظمى ، إلينوي ، العمل. قاموا بتحليل عينات من أكثر من 200 مريض وضوابط صحية ، ووجدوا أن لعاب مرضى سرطان البروستاتا غير المعالج أظهر زيادة كبيرة في مستويات الإنزيمات المسماة الفوسفاتازات الحمضية.
الكتابة عام 1959 في المجلة سرطان، ثم قام الباحثون بعد ذلك بتأمل بصيرة: أنه قد يكون ذا قيمة لمراقبة التغيرات الكيميائية الحيوية المنفصلة في الأنسجة البعيدة عن موقع منشأ الورم.
بعد أكثر من 60 عامًا ، تكتسب فكرة إمكانية استخدام تحليل اللعاب للكشف عن أنواع مختلفة من السرطان زخمًا في المجتمع العلمي. في الأدبيات المتخصصة ، زادت الأوراق التي تحتوي على الكلمات الرئيسية “التشخيص” و “السرطان” و “اللعاب” بأكثر من عشرة أضعاف خلال العقدين الماضيين ، من 26 في عام 2001 إلى 117 في عام 2011 ، و 183 في عام 2016 و 319 في عام 2021 ، وفق قاعدة بيانات PubMed، محرك بحث لمقالات البحوث الطبية الحيوية.
جاذبية هذا النهج واضحة. على الرغم من أنه يمكن تشخيص السرطان من خلال خزعة الأنسجة ، فإن ذلك يتطلب أطباء مدربين يستخدمون إبرًا طويلة أو مشرطًا أو مناظير داخلية أو أدوات أخرى للنقب في الجسم لأخذ العينات. خزعة سائلةالذي يبحث عن آثار مكونات الورم في السوائل مثل الدم أو البول أو السائل الدماغي النخاعي أو السائل المنوي أو اللعاب ، هو بديل أقل توغلاً. من بين هؤلاء ، فإن أبسط عينة يتم جمعها هي بلا شك اللعاب.
لقد أتى هذا النهج ثماره بالفعل: في عام 2021 ، منحت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية تسمية جهاز مبتكر لـ سرطان الفم والحنجرة اللعابي أداة التشخيص المسبق التي طورها شركة Viome الأمريكية. (تُمنح هذه التعيينات للأجهزة الطبية الجديدة التي لديها القدرة على توفير علاج أو تشخيص أكثر فعالية للأمراض التي تهدد الحياة.) بناءً على الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي ، تحلل الأداة عينة من اللعاب لنشاط الجينات (على وجه الخصوص ، messenger RNA) ينتمي إلى المجتمع البكتيري الموجود في الفم. لأسباب غير معروفة ، يتم تعديل هذا المجتمع عندما يتطور الورم على الشفاه أو اللسان أو الحلق أو المناطق المحيطة.
يقول الكيميائي تشاميندي بونياديرا ، الذي أمضى عقدًا من الزمن في العمل على اختبار تشخيص اللعاب في فيومي: “لعقود من الزمن ، كان اللعاب يُعتبر من بنات الدم”. تعمل الآن في جامعة جريفيث في أستراليا ، وهي مؤلفة رئيسية لدراسة 2021 تصف تطور الاختبار في الطب الجينومي NPJ. لكن هذه النظرة إلى اللعاب كفكرة متأخرة يمكن أن تبدأ في التغيير في السنوات القادمة مع تقدم تقنيات تحليلها وفهم أفضل للمعلومات التي يمكن أن تحتويها. تتنبأ بونياديرا: “نظرًا لأنه يمكن جمع اللعاب بدون تدخل جراحي ، يمكن للمريض المتمكن أن يأخذ عينات متعددة ويصبح مشرفًا على اختبارات التشخيص الخاصة به”.
الكنز الموجود في اللعاب
كل يوم ، تنتج الغدد اللعابية للشخص البالغ ما بين 500 و 1500 ملليلتر من اللعاب للمساعدة في الهضم والحفاظ على صحة الفم. بالإضافة إلى الإنزيمات والهرمونات والأجسام المضادة والوسائط الالتهابية وبقايا الطعام والكائنات الحية الدقيقة ، وجد أن اللعاب يحتوي على آثار من الحمض النووي والحمض النووي الريبي أو البروتينات من الأورام.
كتب عالما طب الأسنان تايتشيرو نوناكا من جامعة ولاية لويزيانا وديفيد تي دبليو وونج من جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، في مقال حول تشخيص اللعاب نشرت في عام 2022 المراجعة السنوية للكيمياء التحليلية. يتطور هذا المجال بسرعة بسبب تقدم “علوم omics” التي تحلل مجموعات كبيرة من الجزيئات المشاركة في عمل الكائن الحي – مثل الجينوميات (الجينومات) أو البروتينات (البروتينات) أو الأيضات (المستقلبات) – بالإضافة إلى طرق تحليل كميات كبيرة من البيانات. على سبيل المثال ، ملف بروتين اللعاب – كتالوج شامل للبروتينات الموجودة في هذا السائل – متاح بالفعل ، ومن المعروف أن ما بين 20 في المائة و 30 في المائة من بروتين اللعاب يتداخل مع بروتين الدم.
يقول نوناكا: “دراسة التشخيص من خلال اللعاب مجال جديد نسبيًا”. لم يكن معروفًا حتى العقد الماضي ، كما يقول ، أن الغدد اللعابية – النكفية ، وتحت الفك السفلي ، وتحت اللسان ، بالإضافة إلى الغدد الصغرى الأخرى ، على مقربة من الأوعية الدموية – تنقل المعلومات الجزيئية.
اليوم ، في اللعاب – وكذلك في الدم – بدأ العلماء في البحث عن الحمض النووي للورم المتداول (ctDNA) والعثور عليه ، وهو الحمض النووي الذي يتم إطلاقه من الخلايا السرطانية عندما يكون الورم موجودًا في الجسم. حددت دراسات متعددة المؤشرات الحيوية – مثل البروتينات التي يتم إنتاجها بكميات أكبر في الخلايا السرطانية أو التغيرات الجينية التي تحدث في الخلايا السرطانية – والتي يمكن استخدامها للكشف عن أورام الخلايا السرطانية. الرأس والرقبةو صدرو المريءو رئةو البنكرياس و المبيضوكذلك لمراقبة استجابة المريض للعلاجات.
(Credit: Knowable Magazine) وجد العلماء أن اللعاب قد يحتوي على إشارات كيميائية حيوية (مؤشرات حيوية) توفر تنبيهًا بأن الشخص مصاب بسرطان الرئة ذو الخلايا غير الصغيرة ، وهو النوع الأكثر شيوعًا من سرطان الرئة. تعمل هذه الإشارات على تعميم الحمض النووي للورم (ctDNA) والإكسوسومات المشتقة من الورم والتي تدخل الدورة الدموية وتصل إلى الغدد اللعابية. كلاهما يتم تناولهما بواسطة الخلايا الإفرازية (أسينار) للغدد اللعابية ويتم تضمينهما في اللعاب الذي تنتجه الغدد. يسمح وجود بعض طفرات ctDNA ، جنبًا إلى جنب مع المعلومات المقدمة من exosomes ، بالكشف المبكر وتقديم نظرة ثاقبة لعلاج هذا النوع من السرطان.
على سبيل المثال ، في عام 2015 باحثون صينيون نشرت أن تحديد جزأين من حبلا الحمض النووي الريبي (microRNA) في اللعاب سمح باكتشاف سرطان البنكرياس الخبيث في 7 من كل 10 مرضى مصابين بالمرض. أكثر المراجعة الأخيرة من 14 دراسة شملت أكثر من 8000 مشارك قدرت أن مرضى سرطان الثدي كانوا أكثر عرضة 2.58 مرة لوجود بعض المؤشرات الحيوية التي يمكن الكشف عنها باللعاب – على الرغم من أن 39 في المائة من نتائج الاختبار السلبية كانت في المرضى الذين يعانون بالفعل من سرطان الثدي. يقول نوناكا إن البحث في هذا المجال واعد ، لكنه سيتطلب مزيدًا من الدراسات المستقبلية لتحديد قابليته للتطبيق السريري.
”ميزة رائعة الخزعات السائلة تقول عالمة الأحياء مارينا سيميان ، الباحثة في المجلس الوطني للبحوث العلمية والتقنية بالأرجنتين في معهد Nanosystems التابع للجامعة الوطنية في سان مارتن ، في بوينس آيرس. سيميان هو أيضًا أحد مؤسسي شركة Oncoliq ، التي تهدف إلى الكشف المبكر عن أورام الثدي والبروستاتا وأورام أخرى من عينة الدم.
يقول سيميان: “باستخدام أدوات اليوم ، يتم فحص عدد قليل جدًا من الأعضاء بحثًا عن السرطان”. تشمل الشاشات الشائعة فحوصات البروستاتا والثدي وعنق الرحم والقولون بعد سن الخمسين ، والرئتين لمن يدخنون بكثرة. وفي العالم ، كما تقول ، يخضع نصف هؤلاء الأشخاص فقط لهذه الاختبارات ، وفي العديد من البلدان ، ولا حتى 10 بالمائة. يكمن الأمل في إضافة المزيد من الاختبارات التي يمكن إجراؤها على عينة دم أو لعاب واحدة.
من المحتمل أن يكون اختبار كل من الدم واللعاب هو القاعدة في المستقبل. على الرغم من أنه لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه ، إلا أن نوناكا يعتقد أنه ، باستثناء سرطانات الفم ، يجب على الأرجح استكمال اختبار اللعاب بخزعات سائلة في الدم أو البول ، بالإضافة إلى معايير أخرى لزيادة الحساسية والفائدة العملية.
في السعي وراء exosomes
أحد أنواع المكونات الواعدة بشكل خاص الذي يجب البحث عنه في اللعاب الاكسوسوم. Exosomes هي حويصلات صغيرة ملفوفة بالدهون الموجودة في جميع أنواع سوائل الجسم تقريبًا. هم ناقلون أو رسل ينتقلون من خلية إلى أخرى – حتى إلى تلك الموجودة في أعضاء بعيدة جدًا. إنها تحمل شحنة من المواد الجينية والبروتينات ، والتي يتم تناولها بواسطة خلية متلقية في عضو وتلعب أدوارًا مهمة في إرسال الإشارات من خلية إلى أخرى. لكن exosomes لها أيضًا دور مهم في السرطان. يقول بونياديرا: “إنهم لاعبون أساسيون”. تفرزها الخلايا السرطانية ، وتنتقل إلى الدم ومن هناك يمكن أن تصل إلى الغدد اللعابية. وهكذا يتم إلقاء الإكسوسومات في اللعاب ، حيث يمكن جمعها منه.
(Credit: Knowable Magazine) تحتوي Exosomes في اللعاب على شحنات متنوعة. تظهر مجموعة متنوعة من الأحماض النووية – رسول RNA (mRNA) ، microRNA (miRNA) ، RNA المتفاعل مع piwi (piRNA) ، RNA نووي صغير (snoRNA) – بالإضافة إلى فئات من البروتينات التي تخدم وظائف مختلفة. وهي تشمل ، من بين أمور أخرى ، الإنزيمات التي تحفز التفاعلات الكيميائية الحيوية ، والبروتينات المشاركة في الجهاز المناعي ، وتلك التي تنظم نقل المياه عبر الأغشية وتلك التي تعدل نشاط الكالسيوم. قد تتضمن حمولة الجسم الخارجي أيضًا “رسائل” من خلايا الورم القريبة أو البعيدة ، والمعروفة باسم ctDNA أو DNA الورم المنتشر.
تحتوي Exosomes من الخلايا السرطانية على تركيبة محددة ويشتبه في أنها تساهم في انتشار السرطان إلى أعضاء أو أنسجة أخرى. ولكن من منظور التشخيص ، تتمثل إحدى مزاياها الرئيسية في أنها تقوم بتغليف البضائع وحمايتها – بمعنى آخر ، لا تختلط مع المكونات الأخرى للعاب. وبهذه الطريقة ، فإنها توفر “معلومات أكثر استقرارًا ودقة من الناحية السريرية ذات الصلة بالكشف عن المرض” ، كما يوضح نوناكا.
على سبيل المثال ، بالنسبة لسرطان المريء ذو الخلايا الحرشفية ، وجد العلماء توقيعين أو إشارات في exosomes اللعابية التي السماح باكتشاف هذا المرض بحساسية وخصوصية تزيد عن 90 بالمائة، بالإضافة إلى تقديم إرشادات حول التشخيص والعلاج ، كما ورد في يناير 2022 في السرطان الجزيئي.
يمكن أيضًا أن تكشف عوامل مثل تركيز أو ظهور exosomes تحت المجهر. مرضى سرطان الفم ، على سبيل المثال ، لديهم exosomes بأشكال وأحجام مختلفة عن تلك وجدت في الأفراد الأصحاء.
ومع ذلك ، فإن التقنيات المتاحة حتى الآن لعزل ودراسة محتوى اللعاب الخارجي باهظة الثمن وشاقة. رداً على هذا التحدي ، هناك طريقة جديدة تُعرف باسم الإطلاق والقياس الناجم عن المجال الكهربائي ، أو حازم، ظهرت. إنه يدمج المستشعرات الكهروكيميائية والمجالات المغناطيسية لالتقاط بأناقة كميات دقيقة من الحمض النووي للورم المنتشر والجزيئات الأخرى – المؤشرات الحيوية – التي تشير إلى وجود السرطان. أظهرت هذه التقنية بالفعل نتائج مشجعة في الكشف المبكر عن سرطان الرئة ذو الخلايا غير الصغيرة ويمكن استخدامها أيضًا لتقييم الاستجابة للعلاج.
(Credit: Knowable Magazine) على الرغم من وصفها في كثير من الأحيان بأنها “فقاعات صغيرة” ، إلا أن exosomes ليست بالضرورة مجالات فردية مثالية. في الصورة الأولى ، التي تم التقاطها بمجهر القوة الذرية ، لوحظت الفصوص أو الموجات. في الثانية ، المأخوذة بمجهر إلكتروني يمسح انبعاث الحقل ، يتم تصور الوصلات بين exosomes. الصورة الثالثة ، وهي صورة بالمجهر الإلكتروني ، تُظهر “الخشونة” الخارجية للجسيم الخارجي بسبب وجود البروتينات على سطحه.
الشركة الأمريكية سائل التشخيص ذ، التي يمتلك وونغ حصة فيها ، تقدم بالفعل هذه التكنولوجيا ، بعد أن أطلق عليها اسم إمبريالية ووعدت بـ “أعلى مستوى من الخصوصية والحساسية لسرطانات المرحلة المبكرة” و “بتكلفة أقل بكثير”. يقترح أكثر المتحمسين للتكنولوجيا عالماً تنقذ فيه الزيارة الروتينية لطبيب الأسنان الأرواح وليس من الضروري سحب الدم للتحقق مما إذا كان شخص ما مريضاً. لكن خبرة نتفق على أنه من أجل أن يصبح هذا الحلم حقيقة على نطاق واسع ، لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات.
“لتحقيق ترجمة المؤشرات الحيوية اللعابية إلى العيادة ، من الضروري ، من ناحية ، تطوير بروتوكولات موحدة ، ومن ناحية أخرى ، إجراء دراسات كبيرة متعددة المراكز يكون فيها تأثير المتغيرات المربكة المختلفة مثل العمر والجنس يقول عالم الأسنان أوسكار رابادو غونزاليس ، من معهد البحوث الصحية في سانتياغو دي كومبوستيلا ، في إسبانيا ، حيث يدرس استخدام عينات اللعاب للكشف عن سرطانات الرأس والرقبة ، وكذلك أورام القولون والمستقيم.
يقول Rapado González إن التعرف في اللعاب أو السوائل الأخرى على الجزيئات المرتبطة بشكل مباشر أو غير مباشر بالأورام له إمكانات بصرف النظر عن الاكتشاف المبكر. قد يجعل من الممكن تقييم المخاطر الفردية للإصابة بالسرطان ، والتنبؤ بكيفية تطور الورم أو مراقبة الاستجابة العلاجية بطريقة غير باضعة ، مما يسمح بتطوير الطب الشخصي.
يقول Rapado González: “لا شك في أن المزيد من البحث في هذا المجال سيقود التقدم نحو إمكانية تطبيق اللعاب في علم الأورام الدقيق في السنوات القادمة.”
