Weten hoe cellen weten dat ze niet ondersteboven zijn, kunnen helpen om kanker te bestrijden

De boven- en onderkanten van cellen doen verschillende taken, en gezonde organen en weefsels bevatten goed geordende cellen die de juiste weg omhoog zijn. Een van de eerste tekenen van kanker is wanneer cellen ongeorganiseerd raken en ondersteboven terecht kunnen komen. Nu hebben onderzoekers in het Verenigd Koninkrijk ontdekt hoe cellen weten wanneer ze de juiste weg naar boven vinden, en suggereren dat deze kennis zal helpen in de strijd tegen kanker.
Charles Streuli en Nasreen Akhtar van het Wellcome Trust Center voor Cell-Matrix Research, een interdisciplinaire eenheid in de faculteit Life Sciences van de Universiteit van Manchester, beschrijven wat ze ontdekten over "celpolariteit" in een paper dat online werd gepubliceerd in Nature Cell Biology op 23 december.

De extracellulaire matrix

De extracellulaire matrix is ??een eiwitrijke "steiger" die cellen op hun plaats houdt om driedimensionaal weefsel te vormen. Het is essentieel voor het ontwerp en de vorm van orgels.
In tegenstelling tot de inerte steiger die op bouwplaatsen wordt gebruikt, werkt de extracellulaire matrix echter in wisselwerking met de cellen die hij op zijn plaats houdt.
In een recent gepubliceerde studie onder leiding van het Massachusetts Institute of Technology ontdekten wetenschappers bijvoorbeeld een aanwijzing voor een belangrijke vraag in kankeronderzoek: hoe verspreiden kankercellen zich? Ze ontdekten dat moleculaire interacties met tumorcellen de plakkerigheid van de matrix veranderden, zodat de cellen losraken en naar andere delen van het lichaam gingen om nieuwe tumoren te starten.
Andere studies hebben aangetoond dat de extracellulaire matrix niet alleen aan de cellen kleeft, maar ze ook naar de juiste posities leidt.
Maar wat Streuli en Akhtar wilden verkennen was een gebied dat nog steeds een mysterie was: hoe communiceert de extracellulaire matrix de leidende boodschappen naar de cellen, zodat ze de juiste positie aannemen, de juiste weg omhoog?
Voor hun studie besloten ze om te kijken naar epitheliale cellen, die het grootste deel van het lichaamsweefsel vormen. De specifieke epitheliale cellen die ze bestudeerden waren die in het melkproducerende klierweefsel van de borst. Deze cellen staan ??ook langs de borstkanalen die melk naar de tepel voeren.
Als deze cellen niet correct zijn georganiseerd, kan de borst geen melk naar de tepel sturen als een baby aan het zogen is. En een van de eerste tekenen van kanker is dat de epitheelcellen ongeorganiseerd raken.

Gebrek aan Integrin Disorients Cellen

Een van de manieren waarop de extracellulaire matrix verbinding maakt met borstepitheelcellen, is via receptoren die integrinen worden genoemd. Deze receptoren vertellen cellen over hun omgeving en sturen ook berichten vanuit cellen naar hun omgeving.
Streuli en Akhtar voerden experimenten uit met de integrinen in borstepitheelcellen om te zien hoe ze het celgedrag beïnvloedden.
In één experiment vonden ze cellen die het gen voor integrinen misten, eindigden op de verkeerde manier in de extracellulaire matrix en ook op de verkeerde plaats.

In een ander experiment ontdekten ze dat verwijdering van integrines in gekweekte borstcellen tot hetzelfde verstoorde effect leidde.

Integrins gekoppeld aan microtubules Is de sleutel tot celoriëntatie

Een ander experiment hielp de onderzoekers begrijpen hoe cellen weten dat ze de juiste weg omhoog zijn.
Ze ontdekten dat binnenin cellen de integrinereceptoren verbinding maken met een eiwit genaamd ILK dat op zijn beurt linken naar microtubules, een eiwittransportnetwerk in cellen.
Ze ontdekten dat het de combinatie van integrinen en microtubuli in een cel is die ervoor zorgt dat de juiste eiwitten naar de boven- en onderkant van de cel worden gestuurd om ervoor te zorgen dat de cel op de juiste manier naar boven gaat.
Streuli zegt in een verklaring dat ze ontdekt "een vitaal samenspel tussen de transportmachines en de integrine-receptoren die ervoor zorgen dat eiwitten naar het juiste celgebied worden getransporteerd."
"Zonder dit samenspel komen de eiwitten op de verkeerde plaats terecht en dit kan ertoe leiden dat cellen ongeorganiseerd raken", zegt Streuli.
Hij legt vervolgens uit dat wanneer ze het borstweefsel vergeleken met hun experimenten met die van patiënten in de vroege stadia van borstkanker, ze erg op elkaar leken:
"De cellen waren ondersteboven en ongeorganiseerd zodat ze hun functies niet konden uitvoeren."
"We hopen dat ons werk om de polariteit van cellen beter te begrijpen uiteindelijk kan leiden tot een betere diagnose van kankerpatiënten," voegt hij eraan toe.

Het werk is relevant voor andere orgels

Hoewel ze alleen experimenteerden met borstepitheelcellen, denken Streuli en Akhtar dat epitheelcellen van andere organen zich op dezelfde manier gedragen.
Een belangrijk aspect van hun werk is het gebruik van speciale 3D-culturen om de cellen te laten groeien, waar ze kleine organen vormden die opmerkelijk veel op borstweefsel leken.
"Het kweken van de borstcellen zodat ze 3D-structuren kunnen vormen in plaats van harde petrischalen, betekent dat ze zich ontwikkelen op een manier die veel meer lijkt op hoe ze in het lichaam groeien," zegt Akhtar.
"Meer dan 90% van de kankers komt van epitheliale cellen, daarom hebben we ervoor gekozen om ze te bestuderen," voegt ze eraan toe.
Streuli en Akhtar zijn nu van plan om te testen of veranderende niveaus van integrine tot de desorganisatie van cellen leiden die wordt gezien in de vroege stadia van kanker.
Geschreven door Catharine Paddock PhD