Hoe helpt de zuurgraad van de tumor de verspreiding van kanker?
Door te onderzoeken wat er gebeurt met cellen in zure gebieden van tumoren, hebben wetenschappers nieuwe informatie ontdekt over de invasiviteit en verspreiding van kanker. De ontdekking zou kunnen leiden tot betere behandelingen voor agressieve tumoren.
Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge ontdekten dat zure tumorregio's of tumorgebieden met een lage pH de genexpressie in kankercellen veranderen op manieren die ze agressiever maken.
In een artikel dat in het dagboek verschijnt Kankeronderzoek, beschrijven ze hoe ze, door de zuurgraad van de tumor te verminderen, het proces bij muizen konden omkeren.
"Tumoracidose", zegt de eerste studie-auteur Nazanin Rohani Ph.D., die postdoctoraal onderzoeker was aan het Koch Institute for Integrative Cancer Research aan het MIT toen ze het werk voltooide, "geeft aanleiding tot de expressie van moleculen die betrokken zijn bij celinvasie en migratie.
"Deze herprogrammering, die een intracellulaire reactie is op een daling van de extracellulaire pH, geeft de kankercellen het vermogen om te overleven bij lage pH-omstandigheden en zich te vermenigvuldigen."
Metastase en tumoromgeving
Metastase is het complexe proces waardoor kankercellen mobiel worden, zich losmaken van primaire tumoren, nabijgelegen weefsel binnendringen, migreren en vervolgens secundaire tumoren in andere delen van het lichaam opzetten.
Ongeveer 9 op de 10 van alle sterfgevallen als gevolg van kanker "houden verband met uitzaaiingen". Zonder uitzaaiingen zou kanker een veel beter beheersbare en minder ernstige ziekte zijn.
Er was een tijd dat wetenschappers geloofden dat het potentieel voor uitzaaiingen van tumoren alleen afhing van veranderingen in kankercellen.
Sindsdien hebben onderzoekers echter geleerd dat de "kwaadaardige progressie van kanker" ook afhangt van kankercellen die deelnemen aan een "ingewikkeld netwerk van interacties" met andere delen van het weefsel dat hen omringt, of de micro-omgeving van de tumor.
Wetenschappers begrijpen nu goed dat tumoren niet alleen verzamelingen van zich vermenigvuldigende kankercellen zijn, maar "levende wezens", die veel verschillende celtypen omvatten. In feite kan de complexiteit van tumorweefsel "zelfs groter zijn dan" de complexiteit van gezonde weefsels.
De studie die Dr. Rohani en haar collega's ondernamen, draagt bij aan de groeiende hoeveelheid kennis over de micro-omgevingen van tumoren en hun bijdrage aan metastase.
In kaart brengen van de zuurgraad van de tumor
Eerder onderzoek had al aangetoond dat zuurgraad in de micro-omgeving van de tumor een krachtig effect had op de invasiviteit van kanker. Wat echter niet duidelijk was, was hoe de zuurgraad in een tumor varieerde en hoe het genen zou kunnen veranderen om tumorcellen invasiever te maken.
Vóór de recente studie was de heersende opvatting dat een hoge zuurgraad in tumoren vooral voorkwam in zuurstofarme gebieden met een slechte bloedtoevoer.
Voor hun onderzoek gebruikten de MIT-onderzoekers een "pH-probe" om de zuurgraad in borstkankertumoren bij muizen in kaart te brengen.
Wanneer de pH-probe een cel in een zure omgeving detecteert, voegt hij een klein eiwitmolecuul in het celmembraan in. Op deze manier kunnen de onderzoekers cellen in zure gebieden van de tumoren labelen en identificeren.
Tot zijn verbazing ontdekte het team dat zuurgebieden niet alleen aanwezig waren in hypoxische of zuurstofarme zakken in tumoren. De oppervlakken van tumoren - waar ze verbinding maken met het stroma, of 'structureel weefsel' dat hen omringt - bevatten ook zure gebieden.
Deze ontdekking suggereerde dat zuurstofgebrek niet de belangrijkste reden was voor zuurgraad in tumoren. Bij nader onderzoek vonden de wetenschappers een andere oorzaak van de zuurgraad van de micro-omgeving aan het tumoroppervlak.
De zuurgraad van de tumor verminderen
Het bleek dat het metabolisme van veel van de cellen op het oppervlak van de borsttumoren was veranderd in aërobe glycolyse. Dit type metabolisme produceert melkzuur, waardoor de micro-omgeving van de tumor zuurder wordt.
In deze zure tumoroppervlakgebieden hadden de cellen hun genen veranderd om processen in te schakelen die invasie en metastase bevorderen.
De geactiveerde genen omvatten er een die betrokken is bij de ontwikkeling van het embryo en een eiwit produceert dat celmigratie via de bloedbaan ondersteunt. Een andere was er een die ervoor zorgt dat tumorcellen beter in hun omringende weefsel kunnen doordringen.
In een andere reeks experimenten ontdekte het team dat het verminderen van de zuurgraad van de micro-omgeving van de tumor de genexpressie bijna weer normaal maakte.
De onderzoekers verminderden de zuurgraad van de tumor bij de muizen door natriumbicarbonaat aan hun drinkwater toe te voegen. Andere studies hebben ook aangetoond dat dit de uitzaaiing bij muizen vermindert.
Senior studie auteur Frank B. Gertler, die een professor in de biologie is aan het MIT, zegt dat mensen natriumbicarbonaat niet verdragen, en dat het dus geen geschikte potentiële behandeling voor hen zou zijn.
"Andere methoden die meer gericht zijn op verzuring, kunnen van grote waarde zijn."
Prof. Frank B. Gertler
