Pelargonie czerwone jak krew, pelargonie białe jak mleko

Dzisiaj temat będzie dla tego blogasa nietypowy, bowiem chciałbym parę akapitów poświęcić patologii – nauce o procesach chorobowych, ich przyczynach, ich charakterystykach, ich przebiegach. Patolodzy i patolożki spędzają czas nad mikroskopem studiując wygląd różnorakich tkanek (wiem, że źródłem wiedzy o patologii jestem nikłym, co mi zapewne zostanie wypomniane, dlatego kajam się na zapas i od razu odsyłam do źródła znacznie rzetelniejszego). W czasach, gdy nowoczesna medycyna czyni niesamowite postępy wykorzystując rozwój technologii – robotyki, elektroniki, bioinżynierii, genetyki, czy nauk komputerowych (uczenie maszynowe itp.) – korzystanie z mikroskopu może wydawać się nieco passe.

Przekonać was będę zatem próbował, że jednak passe nie jest (1). Na kilku kazusach: jednym nieco kontrowersyjnym, drugim, bo go lubię, i trzecim, bo pokazuje jak patologia wkracza znowu na salony.

W marcu 2018 roku naukowe pismo Scientific Reports (tu zwyczajowy dysklejmer) opublikowało pracę o wpadającym w ucho tytule „Struktura i dystrybucja nierozpoznanego interstitium w ludzkich tkankach”. Praca – oparta wyłącznie na danych patomorfologicznych (czyli zdjęciach mikroskopowych tkanek i ich analizie) – opisuje odkrycie interstitium w drogach żółciowych.

Czym, po pierwsze, jest interstitium (które nie ma chyba polskiej nazwy)? Jest to ciągła przestrzeń wypełniona płynem i białkowym szkieletem pozakomórkowym, istniejąca pomiędzy granicami naszych tkanek. Istnienie insterstitium nie jest zaskoczeniem – opisane było już dekady temu. Nowością według autorów pracy w Scientific Reports jest dokładny charakter interstitium: to, że wypełniające je komponenty są ponoć znacznie bardziej płynne i że różne przestrzenie interstitialne są znacznie bardziej połączone niż do tej pory sądzono. Autorzy spekulują, że ta płynność medium, a także ciągłość połączeń pomiędzy przestrzeniami interstitium w różnych częściach naszego ciała, mogą służyć do komunikacji międzykomórkowej, że interstitium wspiera szlaki sygnalizacyjne organizmu.

Praca okazała się jednak znacznie bardziej kontrowersyjna, chociaż zaznaczyć chcę od razu, że sama publikacja jest z kategorii raczej suchej: ogranicza się do faktów i stroni od koloryzacji. Od winy autorów to jednak nie broni, bo już w notce prasowej, którą musieli zatwierdzić, ogłoszono, że interstitium to nowy, nieznany do tej pory, osiemdziesiąty organ w naszym ciele. (Pozwolę tej informacji wsiąknąć – mnie bowiem nie zaskoczyło tutaj interstitium, tylko to, że pozostałych organów mamy prawie 80!)

Czy jest to nowy organ, trudno powiedzieć (2). Nathaniel Sharping pisząc o interstitium krótko po publikacji przestrzegał przed wyciąganiem pochopnych wniosków, przypominając, że zaledwie rok wcześniej podobne ogłoszenie okazało się na wyrost. Nie pomaga tutaj to, że nie ma konsensusu co do samej definicja tego, czym jest organ.

Kolejne  media podjęły jednak temat i zaczęły poddawać się spekulacjom – podsycanym śmiało przez głównego autora pracy – o tym, jakie inne role mogłoby interstitium jeszcze pełnić. Jedna taka hipoteza jest, przynajmniej z punktu widzenia laika, niegłupia, chociaż autorzy nie mają oczywiście żadnych danych, żeby ją przetestować. Zasugerowali mianowicie, że interstitium może być wykorzystywane do transportu komórek – np. białych krwinek w czasie odpowiedzi immunologicznej lub komórek rakowych odrywających się od pierwotnego nowotworu i prowadząc do przerzutów.

Inna hipoteza, znacznie bardziej wariacka, ale przez wzgląd na temat podchwycona niestety od razu przez trollowe zakątki internetu, sugeruje, że interstitium może tłumaczyć działanie akupunktury (spoiler: nie może).

Niezależnie jednak od tego, czy praca jest zaczątkiem nowych hipotez, które mają sens, czy też wariackich bałamuceń, warto znowu zaznaczyć, że samo badanie opiera się niemal wyłącznie na danych patomorfologicznych. Co z jednej strony jest jakąś tam jego słabością, ale z drugiej – i chciałbym, żeby dzisiaj to raczej było przesłaniem tego wpisu – pokazuje, że wciąż jesteśmy w stanie odkrywać nowe rzeczy i zaskakiwać się nawzajem posługując się wyłacznie mikroskopem.

W ostatniej dekadzie, dzięki rozwojowi technologii sekwencjonowania kwasów nukleinowych, nastąpił niesamowity postęp w zakresie molekularnej onkologii. Okazało się bowiem, że nagle jesteśmy w stanie zdiagnozować pacjentów znacznie bardziej dokładnie, że możemy ocenić ze znacznie większą precyzją jaka terapia będzie dla danego pacjenta skuteczna, a jaka niekoniecznie. A pomimo tych postępów, wciąż pierwszą linią diagnostyki pozostaje ta oparta na analizie tkankowej – na obrazowaniu komórek za pomocą kilku zaledwie barwników.

I chociaż prestiżowe periodyki chętnie publikują prace oparte na sekwencjonowaniu, bez zmian pozostaje to, że pierwszym stopniem jest prezentacja wyników z immunohistologii komórkowej. Każdy redaktor, który kiedykolwiek prowadził prace z zakresu onkologii, ma pewnie swoją ulubioną (w sensie intelektualnym) pracę. Moją jest publikacja w Genome Biology z 2015 roku, o którą wściekle walczyłem z kolegami i koleżankami z zespołu, których zniechęcała mała grupa pacjentów (bo redaktorzy uwielbiają prace na dużych kohortach. Co czasem ma, a czasem nie ma sensu).

Praca opisuje analizę 12 pacjentek z rakiem piersi. Jedną z wielu metod kategoryzacji tego nowotworu jest to, czy wzmożonej ekspresji ulega receptor HER2 (na skutek amplifikacji kodującego to białko genu HER2) – przypadki z większą ekspresją nazywa się HER2 dodatnimi, a pozostałe HER2 ujemnymi. To, do której grupy zalicza się pacjentka, wpłynąć może na wybór terapii. Ocenę, czy nowotwór jest HER2 dodatni czy ujemny dokonuje się pod mikroskopem – jeśli na wycinku tkanki ponad 10% komórek wygląda na HER2 dodatnie, cały nowotwór uznaje się za taki. Innymi słowy, z klinicznego punktu widzenia wystarczy by niewielka część nowotworu była HER2 dodatnia, żeby sklasyfikować tak całego raka. W literaturze fachowej bardzo wiele miejsca poświęca się temu, jakie mutacje powodują, że część komórek w tych nowotworach jest HER2 dodatnia. Dopiero jednak praca z Genome Biology przyjrzała się bliżej temu, czy komórki, które w tych nowotworach są HER2 ujemne, podległy podobnym, czy innym, mutacjom.

Okazuje się – co dla osób czytujących od czasu do czasu literaturę fachową w tej dziedzinie nie będzie zapewne zaskoczeniem – że nawet występowanie mutacji o tak dużym znaczeniu dla rozwoju choroby nowotworowej jak właśnie amplifikacja HER2 wciąż może być bardzo niejednorodne w obrębie tej samej tkanki. W tej grupie pacjentek okazało się, że nowotworowy charakter komórek HER2 ujemnych jest powodowany przez mutacje w zupełnie innych genach (BRF2 oraz DSN1) oraz przez zupełnie innych rodzaj mutacji w genie HER2 (mutację punktową zamiast amplifikacji całego genu).

Publikacja jest z kategorii nauk podstawowych – niewiele z tego, czego się z niej dowiadujemy, ma oczywiste implikacje kliniczne. Ale też nie wszystko, czego się uczymy o chorobach musi takie natychmiastowe implikacje mieć. Czasem zaś implikacje te stają się oczywiste dopiero, gdy zrobimy krok wstecz, żeby rzucić okiem na całą masę takich nieistotnych cegiełek wiedzy i zobaczyć, jak mogły zmienić szerszy obraz.

Patologia zaczyna jednak coraz częściej oddalać się od swoich mikroskopowych korzeni. Diagnostyka chorób takich, jak nowotwory, opiera się często na patomorfologicznej analizie tkanki pobranej od pacjenta w drodze biopsji. Od blisku dziesięciu lat obiecuje się nam jednak rewolucję: wykorzystanie tzw. biopsji płynnej.

W badaniach tego typu pobiera się od pacjenta próbki krwi. Z tych próbek izoluje się krążące w osoczu fragmenty kwasów nukleinowych, które następnie można sekwencjonować. Jeśli u pacjenta występuje nowotwór, to część z tych fragmentów będzie pochodzić od obumarłych komórek rakowych – i jeśli w sekwencji uda się dostrzec jakieś mutacje, które są dla nowotworu charakterystyczne, to możliwa byłaby w najlepszym przypadku wczesna diagnoza, a jeśli obecność nowotworu nie jest już zaskoczeniem, przynajmniej ocena tego, jaka terapia może być w obliczu tych zidentyfikowanych mutacji skuteczna.

Płynne biopsje to nowe rubieże patologii – ale jest do technika, która wciąż nie jest doskonała, i której dokładność w dużej mierze zależy nie od samego technicznego warsztatu lekarza czy lekarki, ale od tego, co wiemy na temat różnych nowotworów oraz jak łatwo jest te ułamki informacji, które technika nam zwraca, porównać do ogromnego (a dziurawego) stanu onkologicznej wiedzy.

W tym tygodniu magazyn Nature opublikował pracę, która pokazuje właśnie jak wykorzystać można płynne biopsje w połączeniu z technikami uczenia maszynowego (dzięki któremu diagnoza nie musi się opierać tylko i wyłącznie na wiedzy i doświadczeniu jednego diagnosty). Autorzy nazywają metodę opisaną w publikacji DELFI – wykorzystując ją pokazują, że sekwencjonując nawet tylko fragmenty krążącego w krwi DNA można stworzyć genetyczny profil pacjenta. I że takie profile różnią się między osobami z nowotworem oraz zdrowymi, co może wspomagać właśnie wcześniejszą diagnozę. Dalsza analiza mutacji w obrębie tego profilu mogłaby pozwolić też na identyfikację tkanki, z której pochodzi nowotwór (3). To jest o tyle istotne, że wiele mutacji obecnych jest w różnych nowotworach (najoczywistszym przykładem byłyby zapewne mutacje genów p53). Inne są bardziej specyficzne – jak np. omawiany wcześniej HER2, zwłaszcza w kombinacji z innymi mutacjami, lub bardzo specyficzna mutacja punktowa V600E w genie BRAF, która obecna jest w połowie melanom.

DELFI ma wszystkie elementy, których oczekujemy od publikacji w prestiżowym periodyku: jest to bardzo obiecująca metoda diagnostyczna, która wykorzystuje najnowsze osiągnięcia technologii sekwencjonowania wraz z najnowszymi osiągnięciami informatycznymi, zwłaszcza z zakresu sztucznej inteligencji. Notka prasowa pisze się sama. Nie powinniśmy mieć jednak złudzeń: nawet gdyby ta metoda, lub inne podobne techniki, stały się standardem w diagnostyce onkologicznej, nie zagrożą one w najbliższym czasie dobrym sprawdzonym metodom mikroskopowym. Więc nie odkładajcie jeszcze szkiełka do lamusa.

Tym przydługawnym wstępem chciałem was zachęcić do czytania o patologii więcej – a zachęcić chciałem dlatego, że nareszcze jest też w tej dziedzinie co czytać do poduchy, zwłaszcza jeśli stronicie przed spaniem od niebieskiego światła. W kwietniu bodajże światło dzienne na sklepowych półkach ujrzała bowiem wersja książkowa Patologów na Klatce – autorka i patolożka Paulina Łopatniuk z klatki już zeszła i ksiażka zatytułowana jest po prostu Patolodzy.

Książkę bardzo polecam (4) – autorka zapewnia zresztą, że materiał się z blogiem praktycznie nie duplikuje, więc nawet jeśli blogasa czytujecie, to na papierowe wydanie warto zwrócić uwagę. Więcej zdradzał nie będę, wyjaśnię tylko skąd mi się przypałętał taki tytuł wpisu. Jednym z niewielu polskich poetów, którzy mi w głowie z młodości utkwili jest Andrzej Bursa – a oglądanie wybarwionych na biało różowo tkanek (które w pracach naukowych, które czytuję, w 4 na 5 przypadków są tkankami nowotworowymi) przypomina mi właśnie o tych podlewanych przez chorego na raka pelargoniach, czerwonych jak krew i białych jak mleko. Nie wiem, czy analogia była przez Bursę zamierzona. Raczej wątpię, ale jeśli nie była, to była chyba objawem jakiegoś szóstego zmysłu artysty.

.

.

.

Przypisy:

1. Od razu wyjaśniam, że zdaję sobie doskonale sprawę z tego, że patologia jest dziedziną szeroką, która nie oganicza się tylko i wyłącznie do mikroskopowego badania tkanek. Ale tak mi pasowało bardziej do narracji, więc tak zostanie.
2. Nie wiem, czy interstitium jest czy nie jest nowym organem. Ale jest zapewne pierwszym (pseudo)organem, który ma konto na Ćwierkaczu.
3. Zidentykowanie lokalizacji raka na podstawie pomiarów markerów krwi jest oczywiście nielada wyczynem, dlatego jednak spieszę podkreślić, że artykuł w Nature bynajmniej nie odkrywa tu nowego gruntu – istnieją już metody wykorzystujące np. stan metylacji fragmentów krążącego w krwi rakowego DNA do tego samego celu.
4. Tak, otrzymałem egzemplarz recenzencki. Tak, polecałbym nawet, jakbym nie otrzymał. Nie, książki nie zatrzymuję – wszystkie egzemplarze recenzenckie, które kiedykolwiek otrzymałem, podałem dalej.