Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Komórki nowotworowe komunikują się na większe odległości za pomocą egzosomów

Recommended Posts

Naukowcy z Politechniki Federalnej w Lozannie odkryli, że komórki nowotworowe wykorzystują egzosomy, by komunikować się ze sobą za pośrednictwem krwiobiegu.

To było duże zaskoczenie. Nie spodziewaliśmy się znaleźć w egzosomach takiej ilości markerów komórek czerniaka - podkreśla prof. Hubert Girault.

Szwajcarski zespół dokonał odkrycia niemal przypadkowo. Ustalenia, które opisano na łamach periodyku Chem, dają cenny wgląd w to, jak komórki nowotworowe komunikują się ze sobą i wysyłają sobie informacje w organizmie.

Akademicy wyjaśniają, że wszystkie komórki uwalniają egzosomy, które są mikroskopijnymi sferami o średnicy poniżej 100 nanometrów. Przenoszą one "informacje" w postaci kwasów nukleinowych, białek i markerów.

Pracując nad wyizolowaniem egzosomów komórek czerniaka, Yingdi Zhu posłużyła się hodowlą komórkową i spektrometrią masową MALDI-TOF MS. Była w stanie zidentyfikować w egzosomach markery komórek nowotworowych dla każdego etapu wzrostu czerniaka.

O ile zdrowe komórki produkują zazwyczaj mało egzosomów, o tyle komórki nowotworowe wytwarzają ich o wiele więcej. Dotąd sądzono jednak, że są one tak "rozcieńczone" we krwi, że trudno je będzie wykryć. Analizując ezgosomy pacjentów z czerniakiem, zaskoczeni naukowcy odkryli duże ilości markerów komórek nowotworowych.

Prof. Girault uważa, że duża ilość markerów w egzosomach rodzi liczne pytania dot. sygnalizacji między komórkami nowotworowymi, zwłaszcza że wcześniej nie sądzono, że mogą się one komunikować na większe odległości.

Ta komunikacja przygotowuje tkanki na metazję (przerzutowanie) i w ten sposób ułatwia rozprzestrzenianie komórek. Markery dają też pojęcie, jak bardzo guz jest rozwinięty. Naukowcy sugerują więc, że zamiast wykonywać biopsję, w przyszłości można by przeprowadzać test z krwi, który zapewniałby dane nt. obecności guza i stopnia jego zaawansowania, a nawet pozwalałby przewidywać reakcje na terapię.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Komórki nowotworów złośliwych łatwiej niż prawidłowe ulegają mechanicznym deformacjom, co umożliwia im migrację w organizmie. W Instytucie Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk w Krakowie zbadano własności mechaniczne komórek raka prostaty poddanych działaniu najczęściej stosowanych leków antynowotworowych. Zdaniem badaczy, obecne leki można stosować efektywniej i w mniejszych dawkach.
      W przypadku raka kluczowym czynnikiem sprzyjającym powstawaniu przerzutów jest zdolność komórek nowotworowych do ulegania deformacjom mechanicznym. W Instytucie Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie badania nad własnościami mechanicznymi komórek są prowadzone od ćwierć wieku. Najnowsze prace, zrealizowane w kooperacji z Katedrą Biochemii Lekarskiej Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego (CM UJ), dotyczyły kilku leków obecnie używanych w chemioterapii raka prostaty, a konkretnie ich wpływu na własności mechaniczne komórek nowotworowych. Wyniki napawają optymizmem: wszystko wskazuje na to, że dawki niektórych leków będzie można zmniejszyć bez ryzyka obniżenia skuteczności ich działania.
      Chemioterapia to wyjątkowo brutalny atak nie tylko na komórki nowotworowe pacjenta, ale na wszystkie komórki jego organizmu. Stosując ją lekarze mają nadzieję, że bardziej wrażliwe komórki nowotworu zginą zanim zaczną ginąć komórki zdrowe. W tej sytuacji kluczowego znaczenia nabiera wiedza, jak dobrać lek optymalny w danym przypadku oraz jak ustalić jego minimalną dawkę, która z jednej strony zagwarantuje skuteczność działania, z drugiej zaś pozwoli zminimalizować negatywne skutki terapii.
      Fizycy z IFJ PAN już w 1999 roku wykazali, że komórki nowotworowe łatwiej się deformują mechanicznie. W praktyce fakt ten oznacza, że z większą efektywnością mogą się przeciskać przez wąskie naczynia układów krwionośnego i/lub limfatycznego.
      O mechanicznych własnościach komórki decydują takie elementy jej cytoszkieletu jak badane przez nas mikrotubule zbudowane z białka tubuliny, filamenty aktynowe z aktyny oraz filamenty pośrednie tworzone z białek typu keratyna czy wimentyna, mówi prof. dr hab. Małgorzata Lekka z Zakładu Badań Mikroukładów Biofizycznych IFJ PAN i uzupełnia: Pomiary biomechaniczne komórek prowadzimy za pomocą mikroskopu sił atomowych. W zależności od potrzeb, możemy sondą słabiej lub mocniej naciskać na komórkę i w ten sposób otrzymujemy odpowiedź mechaniczną pochodzącą od struktur leżących albo przy jej powierzchni, czyli przy błonie komórkowej, albo głębiej, nawet przy jądrze komórkowym. Jednak aby otrzymać informację o skutkach działania leku, musimy ocenić, jaki wkład do własności mechanicznych komórki wnoszą poszczególne rodzaje włókien cytoszkieletu.
      W obecnie raportowanych wynikach krakowscy fizycy przedstawili eksperymenty z użyciem komercyjnie dostępnej linii ludzkich komórek raka prostaty DU145. Linię tę wybrano z uwagi na jej odporność na działanie leków. Wystawione na długotrwały wpływ leków, komórki te po pewnym czasie uodparniają się na działanie leków i nie tylko nie umierają, ale nawet zaczynają się dzielić.
      Skoncentrowaliśmy się na efektach działania trzech często stosowanych leków: winfluniny, kolchicyny i docetakselu. Wszystkie oddziałują na mikrotubule, co jest pożądane z uwagi na fakt, że to właśnie te włókna są istotne przy podziale komórki. Docetaksel stabilizuje mikrotubule, zatem zwiększa też sztywność komórek nowotworu i utrudnia im migrację w organizmie. Pozostałe dwa leki destabilizują mikrotubule, komórki nowotworowe mogą więc migrować, jednak z uwagi na zaburzone funkcje cytoszkieletu nie są w stanie się dzielić, mówi doktorant Andrzej Kubiak, pierwszy autor artykułu opublikowanego na łamach prestiżowego czasopisma naukowego Nanoscale.
      Krakowscy naukowcy analizowali żywotność i własności mechaniczne komórek po 24, 48 i 72 godzinach od poddania ich działaniu leków, przy czym okazało się, że największe zmiany są obserwowane trzy dni od ekspozycji na lek. Badania pozwoliły ustalić dwa stężenia leków: wyższe, które niszczyło komórki, oraz niższe, przy którym komórki co prawda przeżywały, lecz ich własności mechaniczne okazały się być zmienione. Z oczywistych względów szczególnie interesujące było to, co się działo z komórkami w ostatnim z wymienionych przypadków. Precyzyjna interpretacja części wyników wymagała zastosowania szeregu narzędzi, takich jak mikroskop konfokalny czy cytometria przepływowa. Ich użycie było możliwe dzięki współpracy z Instytutem Farmakologii PAN w Krakowie, Zakładem Biologii Komórki na Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ oraz Uniwersytetem w Mediolanie (Department of Physics, Università degli Studi di Milano).
      Od pewnego czasu wiadomo, że gdy dochodzi do uszkodzeń mikrotubul, część ich funkcji przejmują włókna aktynowe. Połączenie pomiarów własności mechanicznych komórek z obrazami z mikroskopów konfokalnego i fluorescencyjnego pozwoliło nam zaobserwować ten efekt. Byliśmy w stanie dokładnie ustalić obszary w komórce, na które działa dany lek, oraz zrozumieć, jak przebiegają zmiany jego wpływu w czasie, podkreśla doktorant Kubiak.
      Z badań krakowskich fizyków płyną praktyczne wnioski. Na przykład wpływ winfluniny jest wyraźnie widoczny w obszarze jądrowym, lecz jest kompensowany przez włókna aktynowe. W rezultacie komórka pozostaje wystarczająco sztywna, by mogła się dalej namnażać. Z kolei po 48 godzinach od podania leku najlepiej widać efekty działania docetakselu, jednak głównie na obrzeżach komórek. Fakt ten także informuje o wzroście roli włókien aktynowych i oznacza, że terapię należałoby wesprzeć jakimś lekiem działającym właśnie na te włókna.
      Do tej pory niewiele było badań nad skutecznością małych stężeń leków antynowotworowych. My pokazujemy, że zagadnieniem naprawdę warto się zainteresować. Jeśli bowiem dobrze zrozumiemy mechanizmy działania poszczególnych leków, możemy zachować – a niekiedy wręcz zwiększyć – ich dotychczasową skuteczność przy jednoczesnym zmniejszeniu skutków ubocznych chemioterapii. W ten sposób chemioterapia może stać się bardziej przyjazna pacjentowi, co powinno wpłynąć nie tylko na jego zdrowie fizyczne, ale i na nastawienie psychiczne, tak potrzebne w walce z rakiem, podsumowuje prof. Lekka.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Dana-Farber Cancer Institute, Brigham and Women's Hospital oraz Broad Institute poinformowali właśnie na łamach Nature Medicine, że szczepionka, podana przed czterema laty niewielkiej grupie pacjentów cierpiących na czerniaka, pobudziła układ odpornościowy do tego stopnia, iż wciąż kontroluje on rozprzestrzenianie się komórek tego niebezpiecznego nowotworu.
      Mowa tutaj o spersonalizowanej szczepionce NeoVax, która jest wycelowana w konkretne białka w komórkach guza każdego z pacjentów. Po czterech latach okazało się, że dzięki szczepieniu układ odpornościowy pacjentów nie tylko potrafi kontrolować komórki zawierające proteinę, przeciwko której szczepionka została przygotowana, ale rozpoznaje też inne proteiny z komórek nowotworowych.
      Odkrycie to pokazuje, ze spersonalizowana szczepionka antygenowa może stymulować długotrwałą odpowiedź immunologiczną u pacjentów z czerniakiem, mówi główna autorka badań, Catherine J. Wu. Zdobyliśmy dowody, że początkowa celowana odpowiedź immunologiczna z czasem uległa rozszerzeniu, dając pacjentom ochronę przed chorobą.
      To I faza badań klinicznych, w której udział wzięło 8 pacjentów. Wszystkim najpierw usunięto guzy chirurgicznie, jednak zaklasyfikowano ich jako osoby o wysokim ryzyku nawrotu nowotworu. Każdy z nich po zabiegu został zaszczepiony NeoVax, a szczepienie odbyło się średnio 18 tygodni po usunięciu guza.
      Szczepionka NeoVax wykonana jest z epitopów. To fragmenty antygenów łączące się bezpośrednio z wolnym przeciwciałem, receptorem limfocytu B lub T. Epitopy w NeoVax pochodzą z neoantygenów. To specyficzne dla nowotworu antygeny, które powstają w wyniku niestabilności genetycznej komórek nowotworu prowadzącej do licznych mutacji i powstania neoantygenów. Takie specyficzne dla nowotworu neoantygeny mają duży potencjał pobudzania odpowiedzi układu odpornościowego, gdyż nie występują na powierzchni zdrowych komórek. Niestety, w trakcie rozwoju choroby nowotworowej guz wytwarza liczne mechanizmy obronne, które osłabiają lub nawet całkowicie hamują odpowiedź immunologiczną organizmu. Stąd też pomysł na wspomożenie organizmu szczepionką w walce z nowotworem.
      Aby wykonać szczepionkę NeoVax naukowcy najpierw sekwencjonują DNA z komórek nowotworowych pacjenta, a następnie skanują je, by zidentyfikować kluczowe epitopy w neoantygenach. Po podaniu szczepionki limfocyty T atakują wszystkie komórki, na których powierzchni znajdują się takie epitopy. „Nawołują” one komórki nowotworowe do zwiększenia produkcji inhibitora cyklu komórkowego, co w efekcie prowadzi do śmierci komórki.
      Teraz dowiadujemy się, że średnio cztery lata po podaniu szczepionki 8 pacjentom wszyscy żyją, a u 6 z nich nie ma oznak aktywnie przebiegającej choroby. Po przeprowadzeniu analizy limfocytów T u każdego z pacjentów naukowcy zauważyli, że komórki odpornościowe atakują nie tylko te komórki nowotworowe, na powierzchni których występują takie epitopy, jak podane w szczepionce. Limfocyty nauczyły się rozpoznawania także innych epitopów na powierzchni komórek czerniaka. Wykryte limfocyty mają też cechy limfocytów pamięci, odpowiedzialnych za długotrwałą odporność.
      Dwóch pacjentów, u których nowotwór dał przerzuty do płuc, otrzymało inhibitory cyklu komórkowego. To środki, które powodują, że w cyklu komórkowym przy stwierdzeniu nieprawidłowości rozwoju znowu przeważają sygnały hamujące rozwój. Po podaniu inhibitorów stwierdzono, że limfocyty T przedostały się do wnętrza tkanki nowotworowej, gdzie mogą być najbardziej śmiertelne dla komórek nowotworu.
      Znaleźliśmy dowody na istnienie długotrwałej silnej odpowiedzi immunologicznej. Limfocyty T biorą na cel komórki nowotworu i zachowują pamięć o epitopach, przeciwko którym nakierowała je szczepionka. Doszło do aktywacji limfocytów T, które zabijają komórki nowotworu i – co niezwykle ważne – nauczyły się rozpoznawać epitopy, których nie było w oryginalnej szczepionce, mówi doktor Patrick A. Ott. Długotrwałe działanie i rozszerzenie zakresu atakowanych komórek nowotworowych przez limfocyty T wskazuje, że spersonalizowane peptydowe szczepionki neoantygenowe mogą pomagać w kontrolowaniu nowotworów dających przerzuty, szczególnie gdy połączy się je z inhibitorami punktów kontrolnych.
      Więcej na temat badań można przeczytać w artykułach Personal neoantigen vaccines induce persistent memory T cell responses and epitope spreading in patients with melanoma oraz Advances in the development of personalized neoantigen-based therapeutic cancer vaccines

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wszystkie komórki nowotworowe, a nie tylko ich niewielki podzbiór, są zdolne do wprowadzenia się w tryb powolnego podziału w sytuacji, gdy znajdą się w stanie zagrożenia. Później, gdy zagrożenie minie, mogą się „przebudzić” i powrócić do trybu szybkiego podziału. Dzięki zdolności do wspólnego wprowadzania się w stan uśpienia komórki nowotworowe mogą przetrwać poszczególne etapy chemioterapii i zyskać oporność na kolejne jej etapy.
      Komórki guza wykorzystują więc diapauzę czyli wywoływany czynnikami zewnętrznymi, ale sterowany wewnętrznie, przejściowy stan zahamowania rozwoju. O tym, że komórki nowotworowe mogą korzystać z diapauzy poinformowali właśnie naukowcy z Princess Margaret Cancer Center oraz University of Toronto. Ich artykuł można przeczytać na łamach Cell.
      Wykorzystaliśmy techniki oznaczania komórek oraz modelowania matematycznego na pobranych od pacjenta komórkach raka jelita grubego. Chcieliśmy w ten sposób zidentyfikować i scharakteryzować stany, w których znajdują się komórki w reakcji na chemioterapię (DTP, drug-tolerant persister). W guzach, które weszły w stan DTP nie stwierdziliśmy spadku złożoności klonalnej, a po zaprzestaniu leczenia guzy te podjęły swoje zwykłe działanie, napisali autorzy badań. Dodali, że uzyskane przez nich dane pasują do matematycznego modelu przewidującego, że wszystkie komórki nowotworowe, a nie tylko niektóre małe subpopulacje, są zdolne do wejścia w DTP.
      W ramach prowadzonych badań zespół pod kierunkiem Catherine O'Brien i Miguela Ramalho-Santosa traktował chemioterapeutykami ludzkie komórki raka jelita grubego. Okazało się, że wszystkie komórki weszły w stan powolnego rozwoju, w którym przestały się dzielić i wymagały niewiele składników odżywczych. Dopóki na szalce Petriego znajdowały się chemioterapeutyki, dopóty komórki nowotworowe pozostawały w stanie, który naukowcy nazwali „stanem DTP podobnym do diapauzy”.
      Zwykle diapauza, którą wykorzystuje ponad 100 gatunków ssaków, służy ochronie rozwijającego się płodu w warunkach znacznej zmienności środowiskowej. Gdy panują np. zbyt wysokie lub zbyt niskie temperatury czy brakuje żywności, rozwój embrionu zostaje w dużej mierze wstrzymany, w oczekiwaniu na poprawienie się warunków. Kanadyjscy naukowcy informują teraz, że komórki nowotworowe znajdujące się w stanie DTP wykazują niezwykłe podobieństwa transkrypcyjne i funkcjonalne do stanu diapauzy.
      Okazuje się, że komórki nowotworowe potrafią wykorzystać ten ewolucyjny mechanizm przetrwania, mimo że dotychczas wydawało się, iż ludzie utracili go w wyniku ewolucji, mówi O'Brien. Uczona, która jest chirurgiem specjalizującym się w nowotworach układu pokarmowego, wpadła na pomysł swoich badań przed trzema laty, gdy przypomniała sobie wykład na temat komórkowych mechanizmów umożliwiających przetrwanie embrionu myszy w niekorzystnych warunkach. Gdy go słuchałam, wpadła mi do głowy myśl, żeby zbadać, czy komórki nowotworowe mogą wykorzystywać taki mechanizm do przetrwania chemioterapii, mówi.
      Uczona skontaktowała się z Miguelem Ramalho-Santosem, autorem wspomnianego wykładu, i porównała profile ekspresji genów w powoli rozwijających się komórkach nowotworu znajdujących się w stanie DTP w wyniku chemioterapii z ekspresją genów mysich embrionów w stanie diapauzy. Okazało się, że profile te są do siebie uderzająco podobne.
      Podobnie jak w przypadku embrionów, komórki nowotworowe w DTP potrzebowały aktywowania procesu autofagii. W jego wyniku komórka może „pożreć” własne proteiny i inne elementy by przetrwać, gdy brakuje innych źródeł energii.
      O'Brien przetestowała niewielką molekułę blokującą autofagię i wówczas komórki nowotworowe nie przeżyły. Zostały zabite przez chemioterapeutyki. To daje nam unikatową szansę. Powinniśmy zaatakować komórki nowotworowe gdy znajdują się w tym spowolnionym okresie, zanim nabędą genetycznej oporności na leki. To nowy sposób myślenia o oporności na chemioterapię i o jej pokonaniu, dodaje uczona.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zwierzęta, które nigdy nie były udomowione, celowo komunikują się z ludźmi. Dotychczas uważano, że tylko zwierzęta udomowione potrafią celowo przekazywać nam informację. Badania przeprowadzone na kangurach, gatunku, który nigdy nie został udomowiony, pokazują, że również całkowicie dzikie gatunki są zdolne do komunikacji z człowiekiem.
      Naukowcy z University of Roehampton i University of Sydneyy prowadzili badania na 11 kangurach w trzech lokalizacjach: Australian Reptile Park, Wildlife Sydney Zoo oraz Kangaroo Protection Co-Operative.
      Okazało się, że kangury wpatrują się w człowieka, gdy nie mogą dostać się do żywności zamkniętej w pudełku. Zamiast próbować otworzyć pudełko usiłują nakłonić ludzi, by za nie to zrobili.
      Dziesięć z 11 badanych kangurów wpatrywało się w osobę, która włożyła żywność do pudełka, a 9 z nich wykazywało jeszcze większe zdolności komunikacji, patrząc raz na człowieka, a raz na pudełko.
      Najnowsze badania to część większego projektu, którego celem było sprawdzenie, czy intencjonalna komunikacja zwierząt z ludźmi ogranicza się tylko do gatunków udomowionych. Wcześniejsze eksperymenty dowiodły, że np. kozy rozumieją wskazówki dawane przez człowieka, w tym pokazywanie ręką, co pozwala im zebrać informacje na temat otoczenia. Kangury, podobnie jak psy czy kozy, są zwierzętami społecznymi, mogą być więc zdolne do zmiany swojego zachowania, by móc komunikować się z ludźmi.
      Nasze badania wykazały, że zwierzęta mogą się nauczyć komunikacji z innym gatunkiem i że zachowanie polegające na wpatrywaniu się w człowieka, by dostać pożywienie, nie jest ograniczone do gatunków udomowionych. Kangury wykazują bardzo podobne wzorce zachowań do psów, koni czy kóz, mówi główny autor badań, doktor Alan McElligott. Widzimy, że potencjał intencjonalnej komunikacji zwierząt z człowiekiem był dotychczas niedoceniany. Możemy na tym polu dokonać znaczącego postępu. Kangury są pierwszymi torbaczami, które w ten sposób zostały zbadane, a uzyskane przez nas wyniki powinni zachęcić innych do wyjścia z tego typu badaniami poza udomowione gatunki, dodaje.
      Szczegóły badań zostały opublikowane na łamach Biology Letters.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Żelazne nanodruciki z lekami można doprowadzać do zmian nowotworowych za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego. Później wystarczy aktywować 3-elementowy proces zabijania zmienionych chorobowo komórek.
      Nad rozwiązaniem pracowali m.in. naukowcy z Uniwersytetu Nauki i Techniki Króla Abdullaha (KAUST).
      Żelazo jest pierwiastkiem niezbędnym do życia (zarówno dla ludzi, jak i dla zwierząt). Ten pierwiastek śladowy wchodzi w skład białek i enzymów, np. hemoglobiny czy enzymów cyklu Krebsa. Jak zauważa Jürgen Kosel z KAUST, dzięki cechom magnetycznym nanocząstki tlenku żelaza znalazły zastosowanie jako środki kontrastowe w obrazowaniu techniką rezonansu magnetycznego (MRI).
      Materiały zawierające żelazo są biokompatybilne. Za pomocą nieszkodliwego pola magnetycznego możemy je transportować i koncentrować w wybranym obszarze, obracać lub wprawiać w drgania, tak postąpiliśmy w naszym studium, a także wykrywać za pomocą MRI - opowiada Aldo Martínez-Banderas.
      Przykładając pole magnetyczne o niskiej mocy, zespół wprawiał nanodruciki w drgania; zjawisko to prowadziło do powstawania otworów w błonie komórkowej.
      Druciki, w których rdzeń z żelaza jest powleczony tlenkiem żelaza, świetnie absorbują podczerwień i się podgrzewają. Ponieważ światło o tej długości penetruje w głąb tkanek, nanodruciki można podgrzewać laserami skierowanymi w miejsce guza. Wykazano, że wydajność konwersji fototermicznej przekraczała 80%, co przekładało się na dużą wewnątrzkomórkową dawkę ciepła.
      Za pomocą wrażliwych na pH łączników do nanodrucików rdzeń/otoczka "mocowano" cytostatyk doksorubicynę. Jako że środowisko guza jest zazwyczaj bardziej kwaśne niż zdrowa tkanka, łącznik wybiórczo rozkłada się w lub w pobliżu komórek nowotworowych, uwalniając lek dokładnie tam, gdzie jest potrzebny. Terapia łączona skutkowała niemal całkowitą ablacją komórek nowotworowych i była skuteczniejsza niż pojedyncze terapie - podkreśla Martínez-Banderas.
      [...] Możliwości żelaznych nanomateriałów sprawiają, że wydają się one bardzo obiecujące, jeśli chodzi o tworzenie biomedycznych nanorobotów - podsumowuje Kosel.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...