Met behulp van 3D-modellen van eierstokkanker tumoren vonden wetenschappers verschillen in genactiviteit op basis van waar een cel zich in een tumor bevindt. Meer specifiek toonde het team onder leiding van onderzoekers van het National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS), onderdeel van de National Institutes of Health, aan dat de genactiviteit in cellen op of nabij het oppervlak van een tumor verschilde van die van cellen dichter bij het centrum van de tumor.
De aanpak combineert het gebruik van een technologie om de genetische activiteit van afzonderlijke cellen in een tumor te onthullen met fluorescerende kleurstoffen die zich in tumoren verspreiden. Het werk zou onderzoekers in staat kunnen stellen te bestuderen hoe dezelfde ziekten bij mensen kunnen variëren en verschillend kunnen verlopen. Dit onderzoek zou clinici kunnen helpen bij het identificeren van behandeling strategieën gericht op specifieke gebieden in tumoren, wat zou kunnen leiden tot betere therapieën voor kanker en andere ziekten. Het team rapporteerde zijn resultaten op 21 juni in Cell Systems.
“Het is algemeen aanvaard dat de locatie van een cel en de omgeving de identiteit van de cel beïnvloeden”, zegt Craig Thomas, Ph.D., translationeel wetenschapper bij NCATS. “Twee cellen kunnen genetisch identiek zijn, maar verschillende cellulaire identiteiten hebben, wat betekent dat verschillende genen worden geactiveerd vanwege hun locatie en omgeving. Ons doel was om een eenvoudige methode vast te stellen om dit concept in meerdere omgevingen te bestuderen.”
Het nieuw systeem, genaamd Segmentation by Exogenous Perfusion, of SEEP, maakt gebruik van een kleurstof die zich met een instelbare snelheid in cellen door een tumor verspreidt. Het meten van hoeveel kleurstof in individuele tumorcellen terechtkomt, geeft informatie over de locatie van de cel, en met name de toegang tot de buitenomgeving. Met behulp van computer methoden koppelden de onderzoekers deze informatie aan de genactiviteit van cellen, waardoor ze de identiteit van de cellen konden verbinden met hun locatie.
“Het begrijpen van de relatie van cellen tot elkaar en de effecten van hun posities in de ruimte is een fundamentele vraag geweest bij kanker, neurologische aandoeningen en andere gebieden”, zegt co-auteur Tuomas Knowles, Ph.D., aan de Universiteit van Cambridge.
Onderzoekers gebruikten drie soorten 3D laboratoriummodellen – sferoïden, organoïden en muismodellen – gemaakt van menselijke eierstok kankercellen. Sferoïden zijn 3D-clusters van cellen die in een laboratoriumschaal worden gekweekt en die bepaalde eigenschappen van organen en weefsels kunnen nabootsen. Organoïden, ook gekweekt in een schaal, zijn complexere 3D-modellen die de functie en structuur van organen en weefsels beter nabootsen. Bij de muismodellen implanteerden onderzoekers menselijke eierstok kankercellen om tumoren te vormen.
“Het is van cruciaal belang om te begrijpen dat niet elke cel in een tumor op dezelfde manier aan een medicijn wordt blootgesteld”, zei Knowles. “Een kankermedicijn kan de cellen op het oppervlak van een tumor doden, maar de cellen binnenin zijn anders en worden anders beïnvloed. Dat draagt waarschijnlijk bij aan de reden waarom sommige therapieën falen.”
De SEEP-methode onthulde dat tumorcellen nabij het tumoroppervlak meer kans hadden op celdeling dan cellen dichter bij het tumorcentrum. Cellen op het oppervlak van tumoren zetten ook genen aan om ze te beschermen tegen reacties van het immuunsysteem. Het is niet verrassend dat deze genreacties verband houden met hoe de tumor zich verbergt voor de afweer van het lichaam.
Onderzoekers waren verrast door de verschillen in genactiviteit tussen cellen op of nabij het oppervlak en die verder in de tumormodellen van eierstokkanker. De bevindingen kunnen wetenschappers helpen beter te begrijpen hoe tumoren zijn gestructureerd. Dergelijke informatie kan leiden tot verbeterde behandelingen. Een mogelijke behandelingsmethode voor kanker zou kunnen zijn om zich te richten op cellen die waarschijnlijk worden aangetast in verschillende tumorgebieden.
“Bepaalde types van tumorcellen zijn vatbaar voor bepaalde therapieën”, merkte hoofdauteur en medisch student aan de Harvard University David Morse, Ph.D., op “Weten waar cellen zich bevinden en hun mate van toegankelijkheid in de tumor kan ons helpen beslissen hoe we medicijnen in combinatie moeten gebruiken. Het zou ons kunnen helpen vertellen hoe lang we een medicijn moeten geven en wanneer we moeten overstappen op andere therapieën.”
Vertaling persbericht: Andre Teirlinck