Neue Erkenntnisse zur Krebs-Stammzellen

In: Krebs, Tumore sind nicht einheitlich: Sie sind mehr wie komplexen Gesellschaften, die jeweils mit einer einzigartigen balance von Krebs Zelltypen spielt verschiedene Rollen. Das Verständnis dieses „soziale Struktur“ von Tumoren ist entscheidend für die Therapieplanung in der Klinik, da verschiedene Zelltypen können empfindlich auf verschiedene Medikamente. Eine gemeinsame Theorie ist, dass die Tumoren sind eine hierarchische Gesellschaft, in der alle Krebszellen stammen von speziellen selbst-Erneuerung von Krebs-Stammzellen. Diese Ansicht sagt, dass die Tötung der Krebs-Stammzellen, die ausreichen könnte, um auszulöschen ein Krebs.

Neue Entdeckungen durch Wissenschaftler des Broad Institute des MIT und Harvard und Whitehead Institute, deuten jedoch auf eine viel stärker dezentralisierte Gesellschaft, die mit Krebs-Zellen in der Lage zu interconvert zwischen verschiedenen Arten. Diese Ergebnisse haben mögliche Auswirkungen für die Behandlung von Tumoren, insbesondere der Angriff auf Krebs-Stammzellen allein kann nicht genug sein, um Krebs zu bekämpfen.

Die Forschung erscheint in der August-19-Ausgabe von Cell, geführt wurde Sie von Breiten director und senior-Autor Eric Lander und der erste Autor Piyush Gupta, Whitehead Institute Mitglied und assistant professor für Biologie am MIT, führte diese Arbeit als Postdoc in Lander lab. Die Forschung verbindet experimentelle Beweise und mathematische Modellierung zeigen, wie die Krebse, pflegen Sie Ihre einzigartigen zellulären Gleichgewicht.

Die verbreitete Ansicht ist, dass die Tumoren haben, die Krebs-Stammzellen, die Verhalten sich wie Stammzellen in der normalen Entwicklung – an der Spitze einer Hierarchie von Zelltypen, die Anlass zu mehr Krebs-Stammzellen und Tochterzellen von anderen Arten. „Die Vorstellung ist, dass der einzige Weg, Stammzellen auftreten, ist durch selbst-Erneuerung. Unsere Arbeit sagt, dass die Analogie falsch sein kann“, sagte Lander.

Die neue Arbeit schlägt eine alternative Möglichkeit: Krebs-Zellen nicht fixiert, sondern, dass bei jedem gegebenen Punkt in der Zeit, Sie existieren in einer von mehreren phänotypischen „Mitgliedstaaten“, und die Staaten können interconvert. Im Vergleich zu den traditionellen one-way-Hierarchie von Krebs-Stammzellen, in diese neue Alternative Modell, differenzierte nicht-Stammzellen zurückgreifen können, um als Stammzellen-ähnlichen Zellen. „Das ist nicht eine hierarchische Gesellschaft“, sagte Lander. „Zellen sind nicht geboren in einer mittelalterlichen Gilde; Sie können den Arbeitsplatz wechseln.“

Die Arbeit mit Krebs-Zell-Linien kultiviert im Labor die Wissenschaftler hatten beobachtet, dass nur so solide Krebserkrankungen neigen zu bestimmten Verhältnissen der Zelle Staaten, Zell-Linien in vitro-sich auch in eine balance oder ein Gleichgewicht. „Wir wollten verstehen, wie Krebs-Zellen, die stabil halten charakteristischen Proportionen der verschiedenen Staaten für längere Zeit,“ sagte Gupta. Ein besseres Verständnis der Mechanismen, die das Gleichgewicht geben könnte, ein klareres Bild von der Art von Krebs auf zellulärer Ebene.

Um zu charakterisieren, wie Krebs unterhält zelluläre Gleichgewicht, untersuchten die Wissenschaftler zwei verschiedene Brustkrebs-Zelllinien und den untersuchten drei verschiedenen Zell-Staaten, die ähnlich waren normale Brust-epithelialen Zelltypen, bekannt als die basalen, luminalen und stem-like.

Das team sortiert die verschiedenen Zelltypen voneinander und dann wuchs Ihre relativ Reine Populationen für sechs Tage. Bemerkenswert ist, dass jede der drei Populationen schnell wieder in die gleiche Gleichgewichts – und Populationen von nicht-Stammzellen generiert, die neue Stammzellen-ähnlichen Zellen. „Auch wenn Sie Sortieren relativ Reine Populationen, Sie schnell wieder die gleiche balance“, sagte Lander.

Die Rückkehr zum Gleichgewicht der Proportionen geschieht so schnell, dass es nicht aufgrund der unterschiedlichen Wachstumsraten der verschiedenen Zelltypen, sondern muss durch Zellen ändern Ihren Zustand.

Die Autoren zeigten, dass der Prozess modelliert werden kann – und genau vorhergesagt – mit einem mathematischen tool namens ein Markov-Modell, in dem die Zellen ändern Ihre Zustände unabhängig voneinander. Obwohl der Prozess ist vollkommen dezentral, es schnell wieder auf den gleichen Gleichgewicht.

Überraschend, das Modell vorhergesagt, dass nicht-Stammzellen umwandeln können in Stammzellen-ähnlichen Zellen. Das team dann zeigte experimentell, dass Stammzellen-ähnlichen Zellen tatsächlich entstehen schnell in der sortierten Subpopulationen. Im Vergleich mit der herkömmlichen one-way-Stadtplan von Krebs-Stammzellen, die Ergebnisse liefern starke Beweise für die Alternative Sicht von Krebszellen und KrebsStammzellen als flexible Einheiten können den Status ändern.

Das Modell bietet auch einen quantitativen Rahmen, um vorherzusagen, die Auswirkungen von genetischen Störungen, mögliche therapeutische Interventionen oder andere externe Druck auf die Populationen von Krebszellen.

Die Forscher nun testen, ob die Tumorzellen wachsen in Patienten zeigen die gleichen Eigenschaften, wie auch das Verständnis der zellulären Mechanismen, durch die Zellen können Ihren Status ändern.

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