Embryonalentwicklung und Wachstum von Krebszellen

Embryonale Faktoren für die Umprogrammierung von Krebszellen

18.02.2022 - Spanien

Forscher der Universität Barcelona und des Biomedizinischen Forschungsinstituts August Pi i Sunyer (IDIBAPS) haben in einer Studie mit Lungenkrebszelllinien gezeigt, dass dieselben molekularen Signale, die die Embryonalentwicklung steuern, auch die Schädlichkeit von Krebszellen kontrollieren können. Die Ergebnisse der Studie, die im Journal of Experimental & Clinical Cancer Research veröffentlicht wurden, können Auswirkungen auf die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien zur Bekämpfung von Lungenkrebs haben, der derzeit weltweit die häufigste Todesursache darstellt.

"In dieser Studie haben wir beobachtet, dass Lungenkrebszellen, wenn sie in einem mit menschlichem embryonalen Lungenmesenchym konditionierten Medium kultiviert werden, ihren bösartigen Phänotyp verlieren, ihre Morphologie verändern und ihre in vivo und in vitro Proliferation hemmen. Außerdem ändern sie ihre Genexpression und differenzieren sich in myofibroblastische Zellen", erklärt Mariano Monzó, emeritierter Professor für Anatomie und menschliche Embryologie an der Fakultät für Medizin und Gesundheitswissenschaften der UB, der auch die Studie leitete.

Die Forscher Jordi Canals und Alfons Navarro von der Fakultät für Chirurgie und medizinisch-chirurgische Fachgebiete sind die Erstautoren einer Studie, die in Zusammenarbeit mit Cristina Vila und Josep M. Canals von der Fakultät für Biomedizin der UB entstanden ist. Die Forscher sind auch Mitglieder des Instituts für Neurowissenschaften der UB (UBNeuro) und des Zentrums für vernetzte biomedizinische Forschung bei neurodegenerativen Krankheiten (CIBERNED).

Der Einfluss der Mikroumgebung der embryonalen Lunge

Die Studie beruht auf zwei Kerngedanken. Zum einen die Tatsache, dass die embryonale Entwicklung der Lunge Zellsignale für die richtige Bildung und Differenzierung des Organs erzeugt. Zum anderen bestätigten die Ergebnisse mehrerer früherer Studien, dass die abnorme Expression der Gene, die für diese embryonale Entwicklung verantwortlich sind, das Wachstum eines Tumors verursachen kann.

In diesem Zusammenhang stellten die Forscher die Hypothese auf, dass die Eigenschaften und die bösartige Aktivität von Lungenkrebszellen beim Kontakt mit einer normalen embryonalen Lungenmikroumgebung gutartige Merkmale annehmen könnten.

Zu diesem Zweck beobachteten die Forscher zwei Zelllinien von nicht-kleinen Lungenkrebszellen - dem häufigsten Subtyp von Lungenkrebs - mit den Namen A549 und H1299, um zu bewerten, welche morphologischen, funktionellen und molekularen Veränderungen in einem embryonalen Nährmedium auftreten. "Es handelt sich dabei um ein Medium, das aus mesenchymalen Zellen gewonnen wird, die aus embryonalen Lungenzellen in der pseudoglandulären Entwicklungsphase isoliert wurden", erklärt Mariano Monzó.

Die Forscher untersuchten auch die Unterschiede zwischen der Bildung von Tumoren und dem Wachstum von Zellen in einem Xenotransplantat. Das heißt, diese in einem embryonalen Medium gezüchteten Krebszellen wurden Mäusen implantiert, um ihre Entwicklung in vivo zu untersuchen. Die Ergebnisse des Experiments zeigen, dass die Zellen ihre Fähigkeit zur Proliferation, Migration und Koloniebildung sowie ihr in vivo-Tumorwachstum verringert haben. Im Gegensatz dazu behielten die in einem Tumorkrebsmedium kultivierten Krebszellen ihre Morphologie und Krebsentwicklung bei. "Die Studie zeigt, dass Lungenkrebszellen durch die Wirkung des embryonalen Lungenmilieus gutartige Eigenschaften erwerben, da es zu einer Hemmung von Pluripotenzfaktoren (OSKM) und onkogenen Faktoren (NKX2.1) sowie zu einer Differenzierung und Verringerung der tumoralen Proliferation kommt", stellen die Autoren der Studie fest.

Den Forschern der Studie zufolge deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die embryonale Umgebung in der Lage ist, "den Phänotyp sowohl von Körper- als auch von Krebszellen umzuprogrammieren, und dass die DNA nicht hermetisch, unbeweglich und unidirektional ist, sondern einen hohen Grad an Plastizität aufweist, der sie empfänglich für die Stimuli macht, die sie erhält".

Embryonale Faktoren für die Umprogrammierung von Krebszellen

Die derzeitigen Therapien zur Bekämpfung von Lungenkrebs und soliden Tumoren im Allgemeinen beruhen auf der Herbeiführung der Apoptose (des programmierten Todes) von Krebszellen, einer Therapie, die mit einigen Problemen wie Toxizität und dem Erwerb von Behandlungsresistenzen verbunden ist. Die Ergebnisse dieser Studie werfen ein Licht auf die Entwicklung einer neuen, potenziell innovativen Strategie zur Umprogrammierung von Krebszellen. "Der neue Ansatz würde auf der Idee beruhen, die Selbstreplikation von Lungenkrebszellen zu reduzieren und damit ihre Vermehrung, die diese Zellen durch embryonale Faktoren, die während der Lungenentwicklung abgesondert werden, identifizieren", bemerkt Mariano Monzó.

Um dies zu erreichen, schlagen die Forscher vor, embryonale Lungenfaktoren zu analysieren, um neue Moleküle zu identifizieren, die als Arzneimittel in Frage kommen. "Der nächste Schritt wäre die Klärung der molekularen Pfade und der Faktoren der embryonalen Lunge, die an der Kontrolle der Differenzierung von Krebszellen beteiligt sind, die wir in der Studie beobachtet haben. Sobald wir die am Differenzierungsprozess beteiligten Wege und Faktoren definiert haben, müssen wir ihre Verwendung als Zielmoleküle validieren, um eine künftige ergänzende Behandlung für Lungenkrebs zu erhalten", schließen die Autoren der Studie.

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