„Zły” cholesterol mediatorem przerzutów nowotworowych
Transkrypt
„Zły” cholesterol mediatorem przerzutów nowotworowych
„Zły” cholesterol mediatorem przerzutów nowotworowych Międzynarodowe badanie opublikowane w czasopiśmie Cell Reports, prowadzone przez Uniwersytet w Sydney dowiodło, że „zły” cholesterol (lipoproteiny o niskiej gęstości, LDL) reguluje mechanizm migracji komórek. Może to być ważne odkrycie, mające wpływ na badania nad rakiem i jego przerzutami. Naukowcy skupili się na czynnikach, które umożliwiają komórkom nowotworowym odłączać się od guza pierwotnego i utworzyć przerzuty w innym miejscu ciała. Wiadomo, że większość komórek w organizmie przylega do siebie, dzięki pomocy molekuł obecnych na ich powierzchni, tzw. integryn, które działają jak rzepy. Integryny są receptorami, które pośredniczą i koordynują komunikację między wnętrzem komórki, a macierzą zewnątrzkomórkową. W ostatnich latach naukowcy odkryli, że integryny pomagają komórkom nowotworowym w tworzeniu przerzutów. Okazało się, że integryny mogą przenosić się z powierzchni komórki do jej środka. Jednak mechanizm leżący u podstaw tego procesu, do dziś nie był całkiem jasny. Dlatego naukowcy zadali sobie pytanie, jak zablokować integryny, aby uniemożliwić komórkom nowotworowym rozprzestrzenianie się. Odkryto, że cholesterol, jest niezbędny do utrzymania integryn na powierzchni komórki. Wydaje się, że wysoki poziom LDL może pomagać integrynom w rozprzestrzenianiu się komórek nowotworowych w organizmie. Natomiast lipoproteiny o dużej gęstości (HDL), prawdopodobnie utrzymują integryny na powierzchni komórek i tym samym mogą chronić przed rozprzestrzenianiem się przerzutów. Wysoki poziom LDL może pomagać integrynom w rozprzestrzenianiu się komórek nowotworowych w organizmie. Źródło: Flickr, licencja: CC BY 2.0 Redukcja liczby integryn na powierzchni komórek oraz modyfikacja poziomu LDL może znacząco przyczynić się do zmniejszenia zdolności komórek nowotworowych do rozprzestrzeniania się do innych tkanek. Inhibitory integryn zostały już wynalezione, lecz z różnych przyczyn nie mogą być wykorzystane klinicznie. Piśmiennictwo: 1. Gerwal T., Enrich C., Rentero C. et al. Cholesterol Regulates Syntaxin 6 Trafficking at trans-Golgi Network Endosomal Boundaries. Cell Reports 2014, 7:883-897 2. The University of Sydney Researchers discover “bad” cholesterol contributes to cancer spread in the body. Press released 2014; maj 7 Stymulacja odnowy krwiotwórczej po terapii onkologicznej Naukowcy z Uniwersytetu Medycznego San Diego w Kalifornii donoszą, że białko, zwane β-kateniną, odgrywa kluczową rolę w regeneracji komórek hematopoetycznych szpiku kostnego. Ekspozycja na promieniowanie jonizujące – celowa lub przypadkowa może być przyczyną rozległego uszkodzenia komórek krwiotwórczych szpiku kostnego. Dotychczas niewiele wiadomo było o tym, jak przebiega uszkodzenie szpiku kostnego oraz o szlakach molekularnych, które regulują późniejszy proces regeneracyjny układu krwiotwórczego. Odkrycie naukowców opublikowane zostało w Genes & Development i jest źródłem wiedzy na temat sposobu w jaki promieniowanie wpływa na procesy komórkowe i molekularne. Badanie pokazuje również, jak zwiększyć szybkość regeneracji komórek macierzystych szpiku kostnego po radioterapii nowotworów. Profesor Tannishtha Reya i jej współpracownicy, wykorzystując referencyjny model mysi, wykazali, że promieniowanie powoduje aktywację szlaku sygnalizacji komórkowej, zwanego Wnt. Dotychczas wiadomo było, że szlak Wnt i jego kluczowy mediator β-katenina, mają istotne znaczenie dla rozwoju zarodka i utworzenie dojrzałego organizmu u ssaków. Dodatkowo szlak Wnt jest aktywowany w komórkach macierzystych wielu tkanek i jest konieczny dla ich dalszego funkcjonowania. Naukowcy udowodnili, że myszy z niedoborem β-kateniny nie posiadały skutecznej sygnalizacji szlaku Wnt i cierpiały na zaburzenia regeneracji układu krwiotwórczego po narażeniu na promieniowanie. Okazało się, że mysie komórki hematopoetyczne z niedoborem β-kateniny nie mogły hamować szkodliwego działania reaktywnych form tlenu, co skutkowało niszczeniem struktur komórkowych. Pomimo że chemioterapia i radioterapia są środkami ratującymi życie, to niosą one ogromne straty zdrowotne, również dla układu krwiotwórczego, upośledzając jego zdolność regeneracji. Długotrwała terapia onkologiczna powoduje często trudną do leczenia małopłytkowość, niedokrwistość oraz leukopenię, które mogą być pośrednią przyczyną śmierci pacjenta. Wysoki poziom LDL może pomagać integrynom w rozprzestrzenianiu się komórek nowotworowych w organizmie. Źródło: Flickr, licencja: CC BY 2.0 Przyspieszenie regeneracji komórek macierzystych szpiku kostnego, poprzez modulację szlaku Wnt, mogłoby złagodzić szkody spowodowane przez radioterapię i chemioterapię oraz umożliwiłoby stosowanie większych dawek wykorzystywanych do leczenia onkologicznego. Piśmiennictwo: 1. Reya T., Chao N., Lento W. et al. Loss of β-catenin triggers oxidative stress and impairs hematopoietic regeneration. Genes & Dev. 2014, 28: 995-1004 2. UC San Diego Health System Damage Control: Recovering From Radiation and Chemotherapy. News Release, 2014; April 30 Nowe białko mające udział w powstawaniu raka płuc Naukowcy z Uniwersytetu w Manchesterze odkryli nowe białko zaangażowane w powstawanie stanu zapalnego i raka tkanki płucnej. Rak płuc jest najczęściej występującym nowotworem złośliwym na świecie. W Wielkiej Brytanii z tego właśnie powodu umiera rocznie około 1700 osób. W związku z brakiem istotnych postępów w leczeniu tego typu nowotworu, profesor David’a Ray wraz z zespołem, przyjrzeli się dokładniej roli glikokortykosteroidów i ich receptorów w proliferacji raka płuc. Glikokortykosteroidy mają działanie immunosupresyjne, wpływają na metabolizm energetyczny oraz różnicowanie komórek. Najważniejszym receptorem wiążącym glikokortykosteroidy jest Merm1 (WBSCR22). Okazało się, że w zapaleniu i nowotworach złosliwych płuc receptor Merm1 ulega supresji, co skutkuje zaburzeniem funkcji glikokortykosteroidów w organizmie. Konsekwencją tego jest zakłócenie kontroli wzrostu i podziału komórkowego. Celowanie farmakologiczne w Merm1 mogłoby oferować nowe strategie leczenia zapaleń i nowotworów płuc. Wysoki poziom LDL może pomagać integrynom w rozprzestrzenianiu się komórek nowotworowych w organizmie. Źródło: Flickr, licencja: CC BY 2.0 Piśmiennictwo: 1. Ray W. D., Donn R., Hanley N. et al. The Methyltransferase WBSCR22/Merm1 Enhances Glucocorticoid Receptor Function and is Regulated in Lung Inflammation and Cancer. J. Biol Chem, 2014; 10,1074:1-28 2. Scientists discover new protein involved in lung cancer. The University of Manchester 2014, Feb. 24 Nowe cele terapeutyczne raka jajnika Naukowcy z Uniwersytetu Brown w USA sugerują, że białka TAF mogą być istotnym czynnikiem progresji raka jajnika. Białka TAF wchodzą w skład polimerazy RNA, regulują różnicowanie i proliferację komórek. Ich ekspresja jest największa w komórkach pluripotencjalnych i spada wraz ze stopniem zróżnicowania komórek. Jennifer Ribeiro, która była odpowiedzialna za projekt badawczy, uważa, że zbadanie udziału białek TAF w powstawaniu raka jajnika może przyczynić się do postępów terapii tego nowotworu. Wcześniejsze doniesienia o udziale białek TAF w nowotworzeniu raka jajnika pojawiły się w 2011 roku w magazynie Nature. Zespół Ribeiro, przeanalizował dane zebrane przez cBioPortal, pod kątem mutacji w raku jajnika i stwierdził, że ekspresja białek TAF jest w tym nowotworze zmieniona. Nadekspresje białka TAF2 zaobserwowano w przypadku 73% guzów jajnika, TAF4 w 66% przypadkach, a TAF4B w 26%. Natomiast ekspresja TAF9 była w 98% raka jajnika znacznie obniżona. Wahania ekspresji genów TAF nie byłyby tak istotne w procesach kancerogenezy, gdyby nie ich rola w mechanizmach biologii komórek. TAF9 jest aktywatorem białka p53, który promuje śmierć komórek. Aktywność białka TAF9 i p53 jest stłumiona w raku jajnika, co zapewnia przetrwanie komórkom nowotworowym. Tymczasem TAF2 zwiększa ekspresję białka zwanego c-src, które promuje wzrost i proliferację komórek. Ekspresja białka TAF4B wzrasta wraz z poziomem estrogenów, a powszechnie wiadomo, że długotrwałe leczenie zastępcze hormonami estrogenowymi jest związane z większym ryzykiem raka jajnika. Wysoki poziom LDL może pomagać integrynom w rozprzestrzenianiu się komórek nowotworowych w organizmie. Źródło: Flickr, licencja: CC BY 2.0 Obecnie Ribeiro wraz z zespołem analizują zmiany, jakie zachodzą w komórkach ludzkiego raka jajnika podczas manipulowania genami TAF. Celem jest odnalezienie nowych metod leczenia. Piśmiennictwo: 1. Ribeiro R. J., Freiman N. R., Lovasco A. L. et al. Targeting TBP-associated factors in ovarian cancer. Front. Oncol. 2014; 4,45:1-12 2. Study proposes new ovarian cancer targets. Brown University, March 13,2014 Super eksperymentalna mysz Naukowcy z Wielkiej Brytanii i Australii stworzyli mysz, która posiada biosensor w każdej komórce swojego organizmu, co pozwala na śledzenie chorobowo zmienionych komórek oraz losów leków w 3D w czasie rzeczywistym. Wynaleziony w 2002 roku przez profesora Miki Matsuda biosensor, nazwany ‘Raichu-Rac’, imituje działanie białka Rac (jako target molecule), które odpowiada za ruch komórek w wielu typach raka. Jeżeli w/w białko znajduje się w stanie aktywności, biosensor wywołuje sygnał chemiczny i świeci na niebiesko. Nieaktywny biosensor świeci na żółto. Naukowcy po raz pierwszy skutecznie zmodyfikowali genetycznie mysz, aby doszło do ekspresji molekuły w żywym organizmie, nie wpływając przy tym na prawidłowe funkcje komórek. Odpowiednie techniki obrazowania pozwalają na śledzenie aktywacji białka Rac w odpowiedzi na zastosowany lek w dowolnym narządzie. Można obserwować w czasie rzeczywistym zmianę części guza z niebieskiego koloru na żółty, kiedy dociera do nich odpowiedni środek farmakologiczny, co daje odpowiedź na istotne pytania związane z zażywaniem leków – jaka duża dawka, jak często przyjmować i jak długo działa. Wysoki poziom LDL może pomagać integrynom w rozprzestrzenianiu się komórek nowotworowych w organizmie. Źródło: Flickr, licencja: CC BY 2.0 Taka „specjalnie zaprojektowana”, uniwersalna mysz może być używana wielokierunkowo na – przykład w badaniach nad rozsiewem komórek nowotworowych oraz nad etiopatogenezą różnych chorób. Obecnie mysz wykorzystywana jest przez dr Heidi Welch z Babraham Institute in Cambridge w badaniach nad ruchem neurtofili. Piśmiennictwo: 1. Johnsson AKE. Et al. The Rac-FRET Mouse Reveals Tight Spatiotemporal Control of Rac Activity in Primary Cells and Tissues. Cell Reports, 13 Mar 2014. 2. A versatile mouse that can teach us about many diseases and drugs. Media Release, 14 Mar 2014. Przełom w leczeniu raka jajnika Szpital kliniczny Women and Infants Hospital z Rhode Island w USA opracował nowy lek, który hamuje syntezę białka HE4. Odkrycie to może wpłynąć na poprawę leczenia i przeżywalności niektórych kobiet chorych na raka jajnika. Dotychczas funkcja biologiczna HE4 nie została poznana, jednak udowodniono, że zwiększona ekspresja tego białka jest czynnikiem promującym rozwój raka jajnika i sprzyjającym jego oporności na chemioterapię. Badanie przeprowadzono w laboratorium molekularnym pod kierownictwem doktora Richarda G. Moore’a, twórcy algorytmu ROMA (patrz Wskaźniki diagnostyczne raka jajnika) Zespół dr Moore’a ustalił, że wyłączenie funkcji genu WFCD2, kodującego HE4 powoduje, że rak nie rozwija się tak agresywnie i jest wrażliwy na leczenie. Opierając się na tej wiedzy, stworzono lek biologiczny blokujący gen WFCD2, który następnie przebadano w laboratorium na modelach komórkowych i zwierzęcych. Uzyskane wyniki są bardzo obiecujące – rak nie rośnie tak agresywnie i reaguje na chemioterapię. Wysoki poziom LDL może pomagać integrynom w rozprzestrzenianiu się komórek nowotworowych w organizmie. Źródło: Flickr, licencja: CC BY 2.0 Obecnie Moore i jego zespół przygotowuje badanie kliniczne przeznaczone dla chorych na raka jajnika. Taka terapia miałaby minimalne skutki uboczne i zwiększałaby skuteczność standardowego leczenia. Piśmiennictwo: 1. Moore G. R., Hill K. E., Horan T. et al. HE4 (WFDC2) gene overexpression promotes ovarian tumor growth. Scientific Reports 2014, 4: 3574 2. Women & Infants Hospital Targeted way to treat ovarian cancer discovered. Press Release, 2014 Odmienność raka nerki – nowe nadzieje Zespół badawczy z Chalmers University of Technology odkrył odmienność metabolizmu komórek raka nerki, co rzuciło zupełnie inne światło na diagnostykę i leczenie nowotworów tego narządu. Analizując mechanizmy regulacyjne metabolizmu w zdrowych komórkach oraz w komórkach raka, dokonano niespodziewanego odkrycia: komórki dotknięte złośliwymi zmianami nowotworowymi zmieniały swój metabolizm w szczególny sposób, który dzięki odkryciu może stać się ich słabym punktem. Najczęściej występujący typ raka nerki różni się od innych złośliwych nowotworów, bowiem obserwuje się tutaj defekty w metabolizmie zmienionych komórek, które nie są obecne w zdrowych nerkach oraz w innych guzach. Efekt ten potęguje znacznie mniejsza liczba kopii kluczowych genów usytuowanych w sąsiedztwie genu supresorowego VHL (ang. von Hippel-Lindau tumor suppressor). Utrata heterozygotyczności, jaka ma miejsce w w/w raku, może w sposób unikatowy modyfikować drogi metaboliczne komórek. Wysoki poziom LDL może pomagać integrynom w rozprzestrzenianiu się komórek nowotworowych w organizmie. Źródło: Flickr, licencja: CC BY 2.0 Profesor Nielsen, kierujący zespołem badawczym, twierdzi, że najbardziej fascynujący jest fakt, iż możemy zmierzyć podatność komórek na zmiany poprzez badanie próbki krwi. Zespół badawczy planuje badania kliniczne, w których zostanie przeprowadzona analiza krwi i moczu pacjentów z nowotworami nerek. Przewiduje się, że w ciągu najbliższych kilku lat, ich rezultatem będzie opracowanie prostej metody wczesnego diagnozowania pacjentów z rakiem nerek. A jak powszechnie wiadomo – wczesne wykrycie raka nerki daje większe szanse na powodzenie terapii. Prawdopodobnym jest, że celowana zmiana metabolizmu komórek dotkniętych zmianami nowotworowymi, może stać się kluczem do zwalczenia raka bez konieczności niszczenia zdrowych komórek. Piśmiennictwo: 1. Gatto F., Nookaew I., Nielsen J. Chromosome 3p loss of heterozygosity is associated with a unique metabolic network in clear cell renal carcinoma. PNAS, 18 Feb 2014. 2. Ljungberg B., Cowan N., Hanbury DC. Et al. Guidelines on Renal Cell Carcinoma. European Association of Urology, 2010. 3. ACS. What are the key statistics about kidney cancer? American Cancer Society, 18 Jan 2013. *** Rak nerki stanowi 2-3% wszystkich nowotworów złośliwych, znajdując się w pierwszej dziesiątce nowotwórów dotykających zarówno kobiety jak i mężczyzn. Rak nerkowokomórkowy (ang. renal cell carcinoma) to najczęstsza zmiana złośliwa nerek (90%). Według American Cancer Society w 2013 roku w Stanach Zjednoczonych pojawiło się ponad 65 tysięcy nowych przypadków raka nerki, a ponad 13,5 tysiąca chorych umarło z tego powodu. Delecja genu odpowiedzialna za raka prostaty Naukowcy z Roswell Park Cancer Institute są coraz bliżej udowodnienia, że kluczową rolę w hamowaniu przerzutów raka prostaty odgrywa gen SSeCKS/AKAP12. Zespół kierowany przez profesora onkologii Irwin’a Gelman’a zauważył, że złośliwe nowotwory prostaty są związane z usunięciem lub wyłączeniem funkcji dwóch genów regulatorowych SSeCKS/AKAP12 i RB. Powstał transgeniczny model zwierzęcy, w którym naukowcy zgłębiali wpływ delecji omawianych genów na progresję raka prostaty. Ponad 80% przebadanych zwierząt miało ogniska przerzutowe w węzłach limfatycznych obok prostaty. Dane pokazują, że w przypadku wyłączenia lub usunięcia genu SSeCKS/AKAP12 następuje znacznie szybsze tworzenie się przerzutów w porównaniu do guzów, w których poziom ekspresji tego genu jest utrzymany na właściwym poziomie. Wysoki poziom LDL może pomagać integrynom w rozprzestrzenianiu się komórek nowotworowych w organizmie. Źródło: Flickr, licencja: CC BY 2.0 Rezultaty badań, opublikowane w American Association for Cancer Research, mogą być kluczowe dla rozwoju terapii celowanej raka prostaty, a być może także innych guzów litych. Znaczne nadzieje pokłada się w opracowaniu leków, które indukowałyby reaktywację produkcji białek kodowanych przez geny SSeCKS/AKAP12 i RB. Piśmiennictwo: Gelman H. I., Akakura S., Peresie J. et al. A Transgenic Mouse Model for Early Prostate Metastasis to Lymph Nodes. Cancer. Res. 2014; 74, 945-953. Zaktualizowano katalog mutacji genowych predysponujących do rozwoju nowotworów Kompleksowa wiedza z zakresu mutacji genowych predysponujących do rozwoju nowotworu jest istotnym elementem diagnostyki i terapii onkologicznej. U osób z grupy ryzyka istnieje możliwość analizy genomu pod kątem dziedzicznych mutacji w genach, takich jak BRCA1 i BRCA2, związanych głównie z ryzykiem zachorowania na raka jajnika i sutka, czy CHECK2, odpowiadającego za nowotwory tarczycy, prostaty oraz sutka. W celu aktualizacji katalogu obecnie poznanych genów Broad Institute przeanalizował blisko 5000 ludzkich guzów nowotworowych, porównując je z normalnymi tkankami. Analiza dokonana przez zespół naukowców ujawniła, że katalog mutacji nowotworowych jest znacznie szerszy, niż dotychczas sądzono. Efekty pracy zostały opublikowane w czasopiśmie Nature. Wśród analizowanych w badaniu tkanek były nowotwory, w których powstanie zaangażowane jest wiele mutacji równocześnie (np. czerniak i rak płuc) oraz takie, które mają znacznie mniejszą częstość mutacji (np. atypowy nowotwór rabdoidny mózgu i rdzeniak zarodkowy). Badacze odkryli 33 nowe geny zaangażowane biologicznie w takie procesy jak śmierć komórki, jej wzrost i proliferację, utrzymanie stabilności genomu oraz tzw. ucieczkę immunologiczną, których zaburzenie może zainicjować kancerogenezę. Efektem przeanalizowania 21 typów nowotworów u 4742 chorych pacjentów jest rozszerzenie listy znanych genów nowotworowych o 25%. Do tej pory znanych było 135 mutacji genowych mogących przyczyniać się do rozwoju jednego lub więcej z 21 typów nowotworów analizowanych w badaniu. Jednak z badań przeprowadzonych przez Broad Institute wynika jednoznacznie, że nie poznano dotychczas wielu z nich. Przykładowo spośród 183 przeanalizowanych gruczolaków płuc 15% nie posiadało żadnej ze znanych mutacji, odpowiedzialnej za rozwój tego nowotworu, natomiast 38% miało 3 lub mniej takich mutacji. Wysoki poziom LDL może pomagać integrynom w rozprzestrzenianiu się komórek nowotworowych w organizmie. Źródło: Flickr, licencja: CC BY 2.0 Nowa praca oferuje szerszy pogląd na genomikę nowotworów i kusi nowymi możliwościami skuteczniejszej terapii przeciwnowotworowej. Naukowcy szacują, że będą musieli przeanalizować ok. 2000 próbek każdego rodzaju nowotworu w celu skatalogowania wszystkich mutacji odpowiedzialnych za ich rozwój. Piśmiennictwo: Getz G., Lander SE., Lawrence SM. at al. Discovery and saturation analysis of cancer genes across 21 tumour types. Nature 2014, 505: 495-501. Bezsenność przyczyną zaawansowanego raka prostaty Wyższy poziom melatoniny u mężczyzn może wiązać się z obniżeniem ryzyka rozwoju zaawansowanego stadium raka prostaty. Melatonina jest hormonem produkowanym wyłącznie w ciemności, a jej synteza jest hamowana przez światło. Odgrywa zasadniczą rolę w regulacji rytmu dobowego (cyklu snu i czuwania). Niski poziom melatoniny przyczynia się do bezsenności oraz spadku jakości snu. Naukowcy z Harvard School of Public Health w Bostonie w latach 2002 – 2009 przeprowadzili badania kliniczne, w których udział wzięło 928 mężczyzn z Reykjaviku. W ciągu siedmiu lat trwania badań u 111 uczestników zdiagnozowano raka prostaty, w tym zaawansowaną postać choroby u 24 osób. W trakcie badania przeprowadzono analizę porannych próbek moczu, pod kątem zawartości 6-sulfatoksymelatoniny – głównego produktu rozpadu melatoniny. Wszyscy uczestnicy wypełnili również ankietę, dotyczącą jakości snu. Z uzyskanych danych wynikało, że jeden na siedmiu mężczyzn miał problem z zasypianiem, a jeden na pięciu mężczyzn zgłaszał problemy z utrzymaniem ciągłości snu. Prawie jedna trzecia uczestników badania przyznała się do zażywania leków nasennych. Średnia zawartość 6-sulfatoksymelatoniny w próbkach moczu uczestników wynosiła 17,14 ng/ml. Mężczyźni, którzy zgłaszali problemy ze snem mieli znacznie niższy poziom tej substancji w moczu w porównaniu z mężczyznami bez zaburzeń snu. Z analizy danych wynika, że mężczyźni, u których zawartość 6sulfatoksymelatoniny w moczu była wyższa od 17,14 ng/ml, mieli o 75% niższe ryzyko zaawansowanego stadium raka prostaty. Badania pokazały również, że u mężczyzn z podwyższonym poziomem melatoniny istnieje niższe o 1/3 prawdopodobieństwo zachorowania na raka prostaty, niemniej jednak nie wykazano istotności statystycznej wyniku. Wysoki poziom LDL może pomagać integrynom w rozprzestrzenianiu się komórek nowotworowych w organizmie. Źródło: Flickr, licencja: CC BY 2.0 Kierownik badań, Sarah Markt, stwierdziła: „Nasze wyniki wymagają powtórzenia, ale stabilne utrzymanie cyklu sen-czuwanie i światło-ciemność mają wpływ na zdrowie publiczne. Ponieważ poziom melatoniny jest potencjalnie modyfikowalny, dalsze badania związku między poziomem melatoniny a rakiem prostaty i jego postępem są uzasadnione”. Piśmiennictwo: Markt SC. Urinary melatonin levels, sleep disruption, and risk of prostate cancer. Short talks. AACR Conference on Advances in Prostate Cancer Research, 18-21 Jan 2014; San Diego, California.