Hoe uitgezaaide kankercellen te maken en te vernietigen
Een nieuwe studie heeft een manier geïdentificeerd om kankercellen te verstoren en te voorkomen dat ze uitzaaien. De sleutel ligt in het uitschakelen van het vermogen van de cel om de prullenbak buiten te zetten.
Een van de meest uitdagende aspecten van kanker is het vermogen tot uitzaaiing.
Kankercellen kunnen uit hun huidige positie breken, door het lichaam reizen en zich op nieuwe, verre locaties gaan vermenigvuldigen.
Metastase maakt het moeilijk om tumoren te vinden en te behandelen. Omdat metastase zo'n cruciaal gebied is in kankeronderzoek, hebben wetenschappers veel werk gestoken in het begrijpen van hoe kanker het doet.
Een recente studie, uitgevoerd door Michael J. Morgan, Ph.D., aan het University of Colorado Cancer Center in Aurora, voegt nieuwe details toe aan een toch al complex beeld. De bevindingen zijn gepubliceerd in het Proceedings of the National Academy of Sciences.
De wetenschappers waren vooral geïnteresseerd in het opruimen van cellulair afval. Morgan legt uit waarom dit is door te zeggen: “Sterk uitgezaaide cellen verlaten hun gelukkige huis en hebben al deze spanningen op zich. Een manier waarop de cel met stress kan omgaan, is door celafval of beschadigde celcomponenten op te ruimen en te recyclen. "
Als men dit recyclingproces verstoort, kan de uitzaaiing worden geblokkeerd.
"Als we de activiteit van cellulaire structuren, lysosomen genaamd, uitschakelen", zegt Morgan, "die een cel gebruikt om deze recycling te doen, worden de metastatische cellen niet meer in staat om deze spanningen te overleven."
Belangrijk bij deze recycling is autofagie, een natuurlijk proces waarbij de cel defecte delen van de cel afbreekt en recyclet.
Morgan en Andrew Thorburn - die hielpen bij het recente onderzoek - worden beide beschouwd als experts op het gebied van autofagie. Ook betrokken was Dr. Dan Theodorescu, een expert in metastase.
Het proces van autofagie
Autofagie is essentieel voor het overleven van zowel gezonde als kwaadaardige cellen. In wezen begint autofagie wanneer cellulair "afval" wordt omgeven door een bolvormige structuur die autofagosoom wordt genoemd.
Deze structuur met dubbele membranen voert het afval door het cytoplasma totdat het een pakket destructieve enzymen bereikt dat bekend staat als een lysosoom. Het autofagosoom versmelt met het lysosoom en de inhoud wordt vernietigd.
Door aan dit proces te sleutelen, hebben Morgan en zijn team manieren ontdekt om het uitzaaiingsvermogen van een kankercel te verstoren.
"Wat verrassend was", zegt Morgan, "was dat het niet het autofagieproces zelf was dat specifiek belangrijk was voor de uitgezaaide cel. Als je autofagie in een vroeg stadium remt, kun je de celgroei van zowel gemetastaseerde als niet-gemetastaseerde cellen verminderen. "
"Maar als je de lysosoomfunctie van autofagie in een laat stadium blokkeert, treft het deze metastatische cellen veel harder en gaan ze zelfs dood."
Michael J. Morgan, Ph.D.
Met andere woorden, toen het team autofagie blokkeerde door het genetisch uit te schakelen, leden zowel uitgezaaide als niet-uitgezaaide cellen. Toen ze echter autofagie en lysosomen remden met het medicijn chloroquine, werden niet-metastatische cellen een beetje vertraagd, maar metastatische cellen werden volledig vernietigd.
"Er was iets met lysosomen dat specifiek was voor deze uitgezaaide cellen", zegt Thorburn.
Waarom zijn lysosomen zo belangrijk?
Vervolgens wilden de wetenschappers doorgronden en precies begrijpen waarom lysosomen zo ongelooflijk belangrijk zijn voor het uitzaaien van kankercellen. Om dit te doen, ontwikkelden ze chloroquine-resistente cellen.
Dit omvatte het kweken van uitgezaaide cellen naast kleine hoeveelheden chloroquine. De meeste cellen stierven, maar degenen die het overleefden, werden bewaard en opnieuw gekweekt met chloroquine. Omdat ze zich vaak splitsten, werd elke opeenvolgende generatie steeds resistenter tegen chloroquine.
Toen de cellen echter gestaag resistent werden, verloren ze hun vermogen om te metastaseren.
Zoals Morgan uitlegt: “De deur zwaait in beide richtingen: toen we selecteerden voor cellen die resistent waren tegen chloroquine, werden ze niet-uitgezaaid. En toen we selecteerden voor cellen die metastatisch waren, werden ze gevoelig voor chloroquine. Ze stopten met groeien en stierven omdat ze plotseling afhankelijk werden van de lysosomale werking die chloroquine wegneemt. "
Deze bevinding kan nuttig zijn bij de behandeling van kanker. Theodorescu geeft een voorbeeld door te zeggen: "Als een patiënt een blaaskankertumor had en wij chloroquine gaven, laten we aannemen dat sommige kankercellen resistent werden tegen chloroquine."
"We zouden op basis van ons onderzoek voorspellen dat zelfs als de resistente cellen weer beginnen te groeien, ze niet meer uitgezaaid zullen zijn. Dit kan klinisch voordeel hebben voor de patiënt. "
Ten slotte ontdekten de onderzoekers dat een eiwit genaamd ID4 belangrijk lijkt in dit proces. Cellen met lagere niveaus van ID4 waren gevoelig voor chloroquine en metastatisch; degenen met hogere niveaus van ID4 waren minder metastatisch en chloroquine-resistent.
Het is mogelijk dat ID4 kan worden gebruikt als een marker om uitkomsten voor patiënten te voorspellen. Het is zelfs al bekend dat hogere ID4-niveaus betere resultaten voorspellen voor blaas-, borst- en prostaatkanker.
Momenteel is er veel belangstelling voor autofagie-remmers voor gebruik bij de behandeling van kanker; deze studie geeft een interessant inzicht, en zal ongetwijfeld aanleiding geven tot verder onderzoek.
