Protein scheint die Ausbreitung von Tumorzellen über Blutgefäße zu verhindern

Protein scheint die Ausbreitung von Tumorzellen über Blutgefäße zu verhindern

Forscher haben tatsächlich ein spezialisiertes Protein bestimmt, das zu helfen scheint, zu verhindern, dass Tumorzellen in den Blutkreislauf gelangen und sich auf verschiedene andere Komponenten des Körpers ausbreiten.

„Wir haben entdeckt, dass dieses Protein, TRPM7, den Druck der im Kreislauf fließenden Flüssigkeit wahrnimmt und verhindert, dass sich die Zellen durch das Gefäßsystem ausbreiten“, sagte Kaustav Bera, ein Doktorand der Johns Hopkins University in chemischem und biomolekularem Design sowie sowie leitender Autor der Forschung, die mit Mitarbeitern der University of Alberta sowie der Universitat Pompeu Fabra durchgeführt wurde.

„Wir haben festgestellt, dass metastasierende Tumorzellen deutlich reduzierte Spiegel dieses Sensorproteins aufweisen und deshalb effizient in den Kreislauf eintreten, anstatt sich vom Flüssigkeitsfluss abzuwenden“, so Bera.

Die Suche nach, veröffentlicht in Wissenschaft Fortschritte, Hilfestellung zur Klärung einer wenig verstandenen Übergangskomponente namens Intravasation, wenn Krebszellen, die sich tatsächlich von einem Haupttumor getrennt haben, in den Fluss gehen, um zu verschiedenen anderen Komponenten des Körpers zu wandern und Nester zu entwickeln.

Die Wissenschaftler zeigen außerdem, dass eine unnatürliche Erhöhung der Expression von TRPM7 in Tumorzellen dazu beitragen könnte, die Intravasation zu beenden – sowie schließlich den Übergang – in ihre Bahnen.

TRPM7 ist seit langem dafür bekannt, Kalzium in Zellen zu verwalten, aber dieses brandneue Verständnis seiner Funktion bei der Zellbewegung ist laut den Wissenschaftlern interessant. „Der Prozess ist vergleichbar mit dem, was passiert, wenn man einen heißen Wasserkocher berührt, ihn heiß fühlt und die Hand wegnimmt“, sagte der ältere Forschungsautor Konstantinos Konstantopoulos, ein Lehrer für chemisches und biomolekulares Design und Teilnehmer des Johns Hopkins Kimmel Krebszentrum.

Das Protein erkennt die Zirkulation der Flüssigkeit im Blutkreislauf und rät der Zelle, Anweisungen umzukehren und verhindert so eine Invasion, sagte er.

Typischerweise verbleiben die Zellen im Körper – zum Beispiel Muskelgewebezellen, Fettzellen sowie Epithelzellen – in ihren entsprechenden Bereichen. Die wesentliche Ausnahme sind Blutzellen, die den Körper bekämpfende Mikroorganismen patrouillieren. Und danach gibt es Krebszellen, die Anomalien aufweisen, die es ihnen ermöglichen, sowohl zu reisen als auch sich auszubreiten.

Es liegt an diesem Faktor der Ausbreitung, dass Krebszellen weitaus schädlicher werden. „Bei vielen Menschen wird ein Primärtumor diagnostiziert, aber solange dieser Tumor eingedämmt ist, kann ein chirurgischer Eingriff die Person retten“, sagte Christopher Yankaskas, leitender Autor und ehemaliger Teilnehmer des Labors von Konstantopoulos, das derzeit Forscher bei Thermo Fisher Scientific.

Für ihr vorläufiges Experiment beobachteten die Wissenschaftler, dass sich gesunde und ausgewogene Fibroblastenzellen über Mikrokanäle ansiedelten, die senkrecht in einer leiterartigen Anordnung angeordnet waren, in der die Flüssigkeit verwaltet werden könnte. Wenn diese Zellen in Netzwerke liefen, in denen sich Flüssigkeit verlagerte, kehrten sie ihre Anweisungen in Rückkopplung auf die aus dem Kreislauf eingebrachte Scherangst um. Als die Zellen jedoch in Netzwerke liefen, in denen sich keine Flüssigkeit verlagert hatte, fuhren sie direkt hinein.

Die Wissenschaftler nutzten danach ein Verfahren namens RNA-Störung, um die Zellen daran zu hindern, TRPM7 aufzudecken. Was sie beobachteten, fiel auf, sagen sie. Als dieses Protein der Sensoreinheit behindert wurde, kehrten die gesunden und ausgeglichenen Zellen keine Anweisungen mehr in Rückkopplung zum Kreislauf um. „Stellen Sie sich vor, Sie nehmen den Wasserkocher dann mit einem Topflappen in die Hand, was Ihre Hitzeempfindlichkeit verringert“, so Konstantopoulos.

In nachfolgenden Experimenten entdeckten die Wissenschaftler, dass normale Zellen einen höheren TRPM7-Gehalt aufweisen als Sarkomzellen (eine Art bösartige Tumorzellen), was ihre Empfindlichkeit gegenüber der Flüssigkeitszirkulation auf unnatürliche Weise erhöht, indem sie das Protein in den Tumorzellen aufdecken.

Protein scheint die Ausbreitung von Tumorzellen über Blutgefäße zu verhindern

Wenn die normalen Zellen ihre Bewegungsanweisungen umkehren, verhindern sie eine direkte Exposition gegenüber Scherangst, dies ist jedoch nicht der Fall für Tumorzellen, beschrieb Konstantopoulos. „Die Tumorzellen sind weniger empfindlich und gelangen deshalb weiter in das Kreislaufsystem.“

"Das Ziel war, zu sehen, ob wir diese Krebszellen nehmen und sie wie normale Zellen verhalten können", sagte Bera. "Und das ist uns gelungen."

Eine andere Auswertung der menschlichen Daten ergab, dass diejenigen mit Osteosarkom-, Brust-, Magen- sowie Leberkrebszellen, die einen hohen TRPM7-Gehalt teilten, am wahrscheinlichsten länger lebten als diejenigen mit einem reduzierten Proteingehalt.

Weitere Forschungsstudien sind erforderlich, aber die Gruppe hofft wirklich, dass die Suche nach neuen Krebszellenbehandlungen führen könnte, die die CRISPR-Aktivierung verwenden, ein interessantes neues Gerät zur DNA-Editierung und -Verbesserung.

„Wir brauchen weitere Entwicklungen, bevor wir dies in die klinische Praxis bringen können, aber wir glauben, dass wir zum ersten Mal ein definitives Bild der Rolle von TRPM7 in einem entscheidenden Schritt der Tumormetastasierung liefern“, sagte Konstantopoulos.