Kanker: Wetenschappers onthullen hoe ze radiotherapie kunnen stimuleren
Wetenschappers hebben onlangs een moleculaire route geïdentificeerd die de beweging van energieproducerende centra, of mitochondriën, in kankercellen koppelt aan resistentie tegen radiotherapie. Dit, zeggen ze, zou kunnen leiden tot verbeterde behandelingen van kanker.
Hoewel eerdere studies al hadden aangetoond dat de route - genaamd Arf6-AMP1-PRKD2 - een sleutelrol speelt bij de invasiviteit van kanker, bleef de relatie met behandelingsresistentie onduidelijk.
Door agressieve borstkankercellen te bestuderen, ontdekten wetenschappers van de Hokkaido University in Japan dat Arf6-AMP1-PRKD2 de beweging van mitochondriën in de cellen regelt.
Een recent artikel dat in het tijdschrift voorkomt Nature Communications beschrijft hun werk.
Het pad stelt de mitochondriën in staat zich te 'verspreiden' en naar de omtrek van de cellen te bewegen, wat de invasiviteit van de kanker vergroot.
Het team merkte op dat het blokkeren van het pad ervoor zorgde dat de energieopwekkende structuren zich in het midden van de cellen verzamelden. Daar begonnen de mitochondriën overmatige hoeveelheden onstabiele zuurstofrijke moleculen te produceren en af te geven, bekend als reactieve zuurstofsoorten (ROS).
ROS-moleculen zijn een tweesnijdend zwaard bij kanker; tot op een bepaald niveau bevorderen ze de invasiviteit van kanker, maar als de hoeveelheden buitensporig zijn, doden ze kankercellen.
ROS, mitochondria-beweging en integrine
Een reden dat radiotherapie - waarbij ioniserende straling wordt gebruikt - tumoren kan doen krimpen of elimineren, is omdat het de productie van ROS in kankercellen verhoogt.
Sommige kankers worden echter resistent tegen radiotherapie en andere behandelingen die werken door de ROS in kankercellen te verhogen omdat de cellen een tolerantie voor de moleculen ontwikkelen.
De studie is niet de eerste die opmerkt dat mitochondriën zich in cellen verplaatsen. Het is bekend dat deze beweging onder verschillende omstandigheden plaatsvindt. Wanneer witte bloedcellen bijvoorbeeld naar een doelwit bewegen - zoals een ziekteverwekker of mogelijk schadelijk agens - zullen hun mitochondriën zich verzamelen in hun achterste uiteinden.
Bij invasieve kankercellen daarentegen komen de "krachtcentrales" samen in de voorste rand van de cel.
Een eiwit genaamd integrine lijkt ook betrokken te zijn bij de invasiviteit van kanker. Het eiwit zit normaal gesproken in het celmembraan en helpt de cel te hechten aan de matrix van stoffen die de cellen omgeeft en weefsels bij elkaar houdt.
De nieuwe studie ging dieper in op hoe ROS, mitochondriale dynamiek in cellen en integrine kunnen worden verbonden bij invasieve kanker.
Het verband onderzoeken bij invasieve kanker
De onderzoekers voerden een reeks experimenten uit met invasieve borstkankercellen. Ze volgden de ROS-productie en de beweging van mitochondriën in de cellen door verschillende moleculen te taggen met fluorescerende markers.
Ze blokkeerden vervolgens bepaalde moleculen die verband hielden met de invasiviteit van kanker en observeerden wat er met deze mechanismen gebeurde. Dit was hoe ze de Arf6-AMP1-PRKD2-route identificeerden.
De resultaten toonden aan dat het pad hielp om integrine in de kankercel te recyclen, waardoor het een 'adhesiecomplex' in het celmembraan vormde. Uiteindelijk veroorzaakte dit de beweging van mitochondriën naar de rand van de cel.
Door het pad te blokkeren, kwamen de mitochondriën echter samen in het midden van de kankercel in plaats van in de rand en verminderde de invasiviteit.
Het team toonde vervolgens aan dat het deze samenkomst in het centrum was die de mitochondriën ertoe bracht overmatige hoeveelheden ROS-moleculen te produceren, die de cellen doodden.
Volgens de auteurs "duiden deze bevindingen op een nieuwe moleculaire link tussen celbewegingen en mitochondriale dynamiek, die cruciaal lijkt te zijn voor zowel de invasieve activiteit als de tolerantie voor ROS van zeer invasieve kankers."
Ze concluderen:
"Onze bevindingen kunnen ook leiden tot nieuwe strategieën om de doeltreffendheid van ROS-gemedieerde kankertherapieën, zoals [radiotherapie], te verbeteren."
