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

Hydrożel przeprogramowuje komórki nowotworowe

Recommended Posts

Wiele terapii przeciwnowotworowych pozwala skutecznie usunąć guzy czy komórki nowotworowe. Problem jednak stanowią nowotworowe komórki macierzyste (CSC), które mogą się reprodukować i doprowadzić do nawrotu choroby. Stworzenie leków, które byłyby w stanie zidentyfikować i niszczyć CSC poprawiłoby efektywność leczenia przeciwnowotworowego.

CSC są obecne w guzach w bardzo małej liczbie, przez co trudno je odnaleźć. Dlatego też naukowcy z Uniwersytetu Hokkaido oraz japońskiego Narodowego Instytutu Badań nad Rakiem stworzyli nowatorski hydrożel, który – jak się okazało – błyskawicznie zmienia komórki nowotworowe w nowotworowe komórki macierzyste.

Żel zawiera dwie sieci polimerowe o różnych właściwościach mechanicznych. Pierwszą sieć tworzy sztywny żel polielektrolitowy, drugą zaś elastyczny naturalny żel polimerowy.

Nowatorski żel służy jako sztuczne mikrośrodowisko do wzbudzania reakcji w CSC. Główny autor badań, Shinya Tanaka mówi, że żel ten może stać się potencjalną bronią do zwalczania nowotworów i może mieć unikatowego zastosowania w medycynie regeneracyjnej.

Elastyczność żelu przypomina środowisko wymagane przez CSC, przez co może pobudzać macierzyste komórki nowotworowe do odnawiania się i tworzenia nowej generacji komórek macierzystych, co może ułatwić wykrywanie CSC, poprawić diagnostykę oraz umożliwić wytwarzanie zindywidualizowanych leków.

Naukowcy przeprowadzili testy efektywności swojego żelu. W tym celu hodowali w laboratorium linie komórek sześciu ludzkich nowotworów: mięsaka, nowotworu macicy, płuc, okrężnicy, pęcherza i mózgu. Okazało się, że zaledwie po 24 godzinach od nałożenia komórek na żel wszystkie komórki uformowały sferyczne struktury. Struktury zawierały one dużą liczbę CSC. Tymczasem w guzach pierwotnych komórki tego typu rzadko występują. Eksperyment wskazuje, że dzięki interakcji zróżnicowanych komórek nowotworowych z żelem dochodzi do ich przeprogramowania w nowotworowe komórki macierzyste.

Badacze dodatkowo zajęli się glejakiem, bardzo śmiertelnym złośliwym nowotworem mózgu. Po kontakcie z żelem komórki nowotworowe pobrane od czterech pacjentów bardzo szybko zmieniły się w CSC. Naukowcy zauważyli, że w komórkach tych doszło do bardzo intensywnej ekspresji proteiny Sox2, która odpowiada za przeprogramowywanie komórek nowotworowych. Odkrycie tego mechanizmu pozwala na lepsze zrozumienie działania żelu.

Obecnie japońscy naukowcy badają, w jaki sposób właściwości ich żelu wpływają na komórki, szczególnie zaś na tym, w jaki sposób jego właściwości chemiczne wpływają na proces przeprogramowywania komórek.


« 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
      Jednym z wielkich wyzwań współczesnej medycyny jest zrozumienie, dlaczego niektórzy pacjenci nie reagują na leczenie onkologiczne. Guzy nowotworowe takich osób wykazują wielolekooporność, co znacząco ogranicza opcje terapeutyczne. Naukowcy z Hiszpańskiego Narodowego Centrum Badań Onkologicznych (CNIO, Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas) znaleźli właśnie jedną z przyczyn tej lekooporności i opisali potencjalną strategię walki z guzami niepoddającymi się leczeniu.
      Przeprowadzone przez nich badania pokazują, dlaczego terapie nie skutkują w przypadku niektórych guzów oraz pokazują słabe punkty tych opornych nowotworów. Teraz wiemy, że te słabe punkty można wykorzystać za pomocą już istniejących leków, mówi Oscar Fernandez-Capetillo, który stał na czele zespołu badawczego.
      Hiszpanie znaleźli mutacje, w wyniku których dochodzi do dezaktywacji genu FBXW7, co z kolei powoduje, że guzy nowotworowe stają się niewrażliwe na większość dostępnych terapii. Jednak w tym samym czasie dezaktywacja genu FBXW7 powoduje, że komórki nowotworu stają się wrażliwe na leki wywołujące zintegrowaną odpowiedź na stres (ISR).
      Autorzy badań zauważają, że FBXW7 jeden z 10 genów, które ulegają najczęstszym mutacjom w komórkach nowotworowych, a pojawienie się jego zmutowanej wersji jest powiązane z bardzo małymi szansami na przeżycie nowotworu.
      Hiszpańscy naukowcy wykorzystali technologię CRISPR i mysie komórki macierzyste, by poszukać mutacji odpowiedzialnych za oporność na leki antynowotworowe czy ultrafiolet. Bardzo szybko wpadli na trop FBXW7, co sugerowało, że mutacja tego genu odpowiada za pojawienie się wielolekooporności. Przeanalizowali wówczas bazy danych z informacjami dotyczącymi oporności ponad 1000 linii komórkowych nowotworów na tysiące środków. Potwierdzili w ten sposób, że komórki ze zmutowanym FBXW7 są oporne na większość leków. Z kolei analizy bazy Cancer Therapeutics Response Portal ujawniły, że zmniejszenie ekspresji FBXW7 było powiązane z gorszymi wynikami leczenia.
      Poszukując związku przyczynowo-skutkowego pomiędzy zmniejszoną ekspresją FBXW7 a wielolekoopornością naukowcy przyjrzeli się mitochondriom. Odkryli, że w komórkach z deficytem FBXW7 występuje nadmiar białek mitochondrialnych, o których wiemy, że są powiązane z występowaniem lekooporności. Stwierdzili też, że mitochondria w takich komórkach są poddane dużemu stresowi. I to właśnie ten stres może pomóc w przełamaniu lekooporności.
      Mitochondria to pozostałości bakterii, które przed miliardami lat połączyły się z prymitywnymi komórkami eukariotycznymi. Powstaje więc pytanie, czy antybiotyki zabijające bakterie, mogłyby zabijać też komórki nowotworowe, w których występuje nadmiar białek mitochondrialnych. Wskazówki na ten temat pojawiały się już w przeszłości. Zauważono bowiem, że pewne antybiotyki pomagały niektórym pacjentom nowotworowym. Były to jednak izolowane przypadki, naukowcy nie byli w stanie określić, dlaczego akurat w tych nielicznych przypadkach antybiotyki były skuteczne. Hiszpanie poszli tym tropem i wykazali, że tygecyklina jest toksyczna dla komórek z deficytem FBXW7.
      Jednak jeszcze ważniejsze było odkrycie, jak na takie komórki działa tygecyklina. Hiszpanie wykazali, że zabija ona komórki poprzez nadmierną aktywację zintegrowanej odpowiedzi na stres (ISR). A później dowiedli, że inne antybiotyki zdolne do aktywowania ISR, również są toksyczne dla komórek ze zmutowanym FBXW7.
      Trzeba w tym miejscu dodać, że wiele z takich leków jest obecnie używanych w terapiach przeciwnowotworowych, sądzono jednak, że działają za pomocą innych mechanizmów. Nasze badania pokazują, że aktywowanie zintegrowanej odpowiedzi na stres może być sposobem na przełamanie oporności na chemioterapię. Jednak pozostało jeszcze wiele do zrobienia. Trzeba odpowiedzieć na pytanie, które leki najlepiej aktywują ISR i działają najsilniej, którzy pacjenci mogą odnieść największe korzyści z ich stosowania. W najbliższej przyszłości będziemy pracowali nad tymi odpowiedziami, dodaje Fernandez-Capetillo.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed testami na organizmach leki przeciwnowotworowe są testowane na hodowlach komórek. Naukowcy starają się odtworzyć warunki panujące w ciele. Nad symulującymi tkankę guza rusztowaniami 3D dla komórek czerniaka pracuje od jakiegoś czasu doktorantka z Politechniki Wrocławskiej - mgr inż. Agnieszka Jankowska. Do ich wytworzenia używa hydrożelowego biopolimeru – alginianu sodu, polimeru pochodzenia naturalnego, pozyskiwanego z morskich wodorostów.
      Naukowcy podkreślają, że gdy odpowiednio dobierze się parametry, hydrożel może mieć zbliżone właściwości do tkanki, w której zachodzi namnażanie komórek nowotworu. Oprócz tego cechuje go biokompatybilność, mała toksyczność i niska cena. Co ważne, można go też formować. Nic więc dziwnego, że często stosuje się go do tworzenia rusztowań czy nośników leków.
      Odtwarzanie warunków panujących w żywych organizmach
      Jest pewien paradoks w moich badaniach. Robię teraz wszystko, żeby stworzyć jak najlepsze warunki dla komórek nowotworowych. Tak by jak najszybciej się rozwijały i namnażały podobnie jak w ludzkim ciele. Wszystko po to, by potem potraktować je lekami, które – mamy nadzieję – je zniszczą i pozwolą na opracowanie spersonalizowanych terapii - mówi Jankowska.
      Promotorami pracy doktorskiej mgr inż. Jankowskiej są naukowcy z PWr i Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu: dr hab. inż. Jerzy Detyna i dr hab. n. med. inż. Julita Kulbacka.
      Doktorantka wyjaśnia, że przez to, że są płaskie (mają postać 2D), hodowle nie odzwierciedlają zbyt dokładnie warunków panujących w żywych organizmach. Komórki nowotworowe inaczej w nich funkcjonują. Mają ze sobą kontakt tylko na krawędziach, zmieniają swój kształt i zupełnie inaczej współpracują z sąsiadującymi komórkami, nie będąc w stanie stworzyć mikrośrodowiska - podkreślono w komunikacie prasowym uczelni.
      Ma to poważne konsekwencje, ponieważ niejednokrotnie okazuje się, że leki, które w laboratorium sprawowały się bardzo dobrze, w organizmach żywych mają już niższą skuteczność. Nic więc dziwnego, że z myślą o skróceniu badań klinicznych naukowcy z różnych ośrodków dążą do badań na trójwymiarowych strukturach.
      Prace nad parametrami
      Rusztowanie 3D mgr inż. Jankowskiej składa się ze wspomnianego alginianu sodu, a także żelatyny i różnych innych dodatków. Doktorantka stara się ustalić odpowiednie parametry. To bardzo ważne, bo odchylenia procesu drukowania będą oddziaływać na zwartość konstrukcji czy przeżycie komórek.
      [...] Uzyskanie z hydrożeli struktur o konkretnym kształcie to duże wyzwanie. Podobnie jak zagwarantowanie warunków, w których komórki nowotworowe przeżyją proces biodruku. Trzeba więc ustalić właściwe stężenie, rodzaje dodatków, wilgotność, temperaturę otoczenia i tuszu w głowicy oraz stołu drukarki, ale także m.in. prędkość druku, ciśnienie, średnicę dyszy albo igły drukującej, ścieżkę drukowania i wiele innych parametrów - wylicza Jankowska, dodając, że znalezienie właściwych parametrów wymaga czasu, to praca na lata.
      W przyszłości doktorantka chce drukować za pomocą dwóch głowic drukarki naraz. Pierwszą warstwę utworzy hydrożel z lekiem przeciwnowotworowym (terapeutykiem), drugą - hydrożel z komórkami nowotworowymi.
      Co po badaniach podstawowych?
      [...] Gdy zakończę badania podstawowe, kolejną ścieżką badań mogłyby być próby wytworzenia struktur przepływowych. Rusztowanie, nad którym teraz pracuję, będzie strukturą stałą. Do otoczonych lekiem komórek, które znajdą się w środku, nic już więcej nie będziemy mogli dostarczyć. Natomiast struktura przepływowa mogłaby symulować cały system odprowadzania i doprowadzania krwi w organizmie, z odpowiednim ciśnieniem i w odpowiednim cyklu. Dzięki temu badania leków jeszcze lepiej oddawałyby ich działanie w naszym ciele - wskazuje badaczka.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na University of Oxford powstał tani i minimalnie inwazyjny test, za pomocą którego z próbki krwi można określić, czy u pacjenta z niespecyficznymi objawami rozwija się nowotwór i czy dał on przerzuty. Uczeni opisali na łamach Clinical Cancer Research wyniki badań, w czasie których nowy test został sprawdzony na 300 osobach skarżących się na niespecyficzne objawy, w tym zmęczenie czy utratę wagi.
      Celem badań było sprawdzenie, czy test jest w stanie odróżnić osoby z nowotworem od osób zdrowych. Wyniki pokazały, że jest on w stanie wykryć 19 na 20 osób, u których rozwija się nowotwór. Zaś u osób z nowotworem przerzuty zostały wykryte z dokładnością 94%. Jak twierdzą twórcy testu, jest to pierwsze tego typu  narzędzie, które tylko z próbki krwi – bez wcześniejszej znajomości rodzaju nowotworu – jest w stanie określić, czy nowotwór przerzutuje.
      Nowy test, w przeciwieństwie do innych, wykrywających materiał genetyczny guzów, korzysta z metabolomiki magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), w której za pomocą silnych pól magnetycznych i fal radiowych określa się poziom metabolitów we krwi.
      Zdrowi ludzie, osoby cierpiące na nowotwory oraz osoby z przerzutującymi nowotworami mają różne profile metaboliczne. Można je analizować i na tej podstawie stawiać diagnozę.
      Komórki nowotworowe mają unikatowe profile metabolomiczne, zależne od zachodzących w nich procesów metabolicznych. Dopiero zaczynamy rozumieć, jak metabolity różnych guzów mogą być wykorzystywane w roli biomarkerów do wykrywania nowotworów. Już wcześniej wykazaliśmy, ze technika ta może zostać wykorzystana do sprawdzenia, czy u pacjentów ze stwardnieniem rozsianym dochodzi do postępów choroby. I można tego dokonać zanim takie postępy zauważy przeszkolony lekarz. To bardzo ekscytujące, że ta sama technologia pomoże w diagnostyce nowotworów, mówi doktor James Larkin z University of Oxford.
      Szybki i niedrogi test daje nadzieję na zdiagnozowanie nowotworu na wczesnym stadium, gdy szanse wyleczenia są największe. Szczególnie u pacjentów z niespecyficznymi objawami.
      Praca ta opisuje nowy sposób diagnozowania nowotworu. Naszym celem jest opracowanie testu, którego przeprowadzenie będzie mógł zlecić każdy lekarz pierwszego kontaktu. Sądzimy, że metabolomiczne analizy krwi pozwolą na dokładne, szybkie i tanie diagnozowanie osób z podejrzeniem nowotworu. Umożliwią też dokładniejsze określenie, któremu pacjentowi należy udzielić natychmiastowej pomocy, a który może otrzymać ją w późniejszym terminie, dodaje główny badacz doktor Fay Probert.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W naszych organizmach bez przerwy znajdują się tysiące komórek, w których DNA pojawiły się błędy mogące powodować nowotwory. Jednak tylko w rzadkich przypadkach rzeczywiście dochodzi do rozwoju choroby. Standardowe wyjaśnienie tego fenomenu jest takie, że potrzebna jest odpowiednia liczba konkretnych mutacji, by pojawił się nowotwór. Nauka zna jednak liczne przypadki, gdy ten sam zestaw mutacji raz powoduje nowotwór, a raz nie.
      Dobrym przykładem takiego zjawiska są pieprzyki na skórze. Komórki, z których one powstają, nie są normalne pod względem genetycznym. Często zawierają one zmutowany gen BRAF, który – gdy znajdzie się w komórkach poza pieprzykiem – często powoduje czerniaka. Jednak zdecydowana większość pieprzyków u zdecydowanej większości ludzi nigdy nie zamienia się w guzy nowotworowe.
      Na łamach Science opublikowano właśnie artykuł, z którego dowiadujemy się, że powstanie czerniaka zależy od czegoś, co autorzy badań nazwali „kompetencją onkogeniczną”. Jest ona wynikiem współpracy pomiędzy mutacjami DNA w komórce a konkretnym zestawem genów, które są w niej aktywowane. Jak się okazało, komórki posiadające kompetencję onkogeniczną do utworzenia czerniaka mają dostęp do zestawu genów, które normalnie są nieaktywne w dojrzałych melanocytach. Odkrycie to wyjaśnia, dlaczego jedne komórki tworzą guzy nowotworowe, a inne nie. Pewnego dnia odkrycie to może zostać wykorzystane do walki z nowotworami.
      Dotychczas sądzono, że do rozwoju nowotworu konieczne jest pojawienie się dwóch mutacji DNA: aktywny onkogen i nieaktywny antyonkogen. Teraz naukowcy ze Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK) odkryli trzeci element. Zauważyli bowiem, że do pojawienia się czerniaka potrzebny jest dostęp do genów, które są zwykle wyłączone w dojrzałych melanocytach. Aby ten dostęp mieć, komórki potrzebują specyficznych protein. Bez nich guz się nie utworzy, nawet jeśli występują powiązane z nowotworem mutacje DNA.
      Przed ponad 10 laty profesor Richard White badał rozwój czerniaka u danio pręgowanego. To złośliwy nowotwór skóry i błon śluzowych wywodzący się z komórek pigmentowych, melanocytów. Przeprowadzone wówczas analizy wykazały, że w guzach aktywne są liczne geny charakterystyczne bardziej dla komórek embrionalnych, a nie dojrzałych melanocytów. Zaczęliśmy się więc zastanawiać, dlaczego geny te zostały włączone. Czy są one ważne dla rozwoju guza, a jeśli tak, to w jaki sposób, mówi White.
      Naukowcy wzięli na warsztat gen BRAF, którego zmutowana forma jest obecna w połowie przypadków czerniaka. Gen ten aktywowano w komórkach danio na trzech różnych etapach ich rozwoju. Na etapie grzebienia nerwowego (NC), z którego rozwija się wiele różnych komórek, w tym melanocyty; na etapie melanoblastu (MB), czyli komórki prekursorowej melanocytu, oraz na etapie dojrzałego melanocytu (MC). Okazało się, że do rozwoju guzów doszło tylko u tych ryb, u których zmutowana forma BRAF została aktywowana na etapie NC i MB.
      Następnie uczeni wprowadzili zmutowany BRAF do ludzkich macierzystych komórek pluripotencjalnych znajdujących się na tych samych trzech stadiach rozwoju, co komórki badane u ryb, i wszczepili je myszom. I znowu okazało się, że tylko w przypadku komórek w dwóch stadiach rozwoju, NC i MB, pojawiły się guzy nowotworowe.
      Badacze zaczęli więc poszukiwać różnic molekularnych pomiędzy komórkami. Zauważyli, że różnica dotyczy genu ATAD2, który kontroluje dynamikę chromatyny, substancji występującej w jądrze komórkowym. Gen ten był aktywny w komórkach NC i MB, ale nie MC. Gdy naukowcy usunęli ATAD2 z podatnych na czerniaka danio pręgowanych, guzy nie powstały. Gdy zaś wprowadzili aktywny ATAD2 do dojrzałych melanocytów (MC), komórki zyskały zdolność tworzenia guza.
      Autorzy badań przeanalizowali następnie dane kliniczne zarówno pacjentów Memorial Sloan Kettering Cancer Center jak i dane dostępne w Cancer Genome Atlas. Zauważyli, że ATAD2 jest ważnym czynnikiem rozwoju czerniaka. Okazało się bowiem, że pacjenci, u których gen ten był bardziej aktywny, mieli mniejsze szanse przeżycia. Wydaje się więc, że jest on istotny dla rozwoju nowotworu. Mutacje DNA są jak zapalniczka. Jeśli masz nieodpowiednie drewno lub jest ono mokre, może powstać iskra, ale nie będzie ognia. Jeśli jednak drewno jest odpowiednie, wszystko zaczyna się palić", mówi doktor Arianna Baggiolini.
      Technika pracy z pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi, która została opracowana na potrzeby badań nad czerniakiem, może zostać wykorzystana podczas spersonalizowanego leczenia nowotworu. Richard White i Lorenz Studer z MSK uzyskują z krwi pacjentów pluripotencjalne komórki macierzyste. Następnie są w stanie wprowadzać do tych komórek specyficzne mutacje, charakterystyczne dla guza nowotworowego każdego pacjenta. W ten sposób tworzony jest indywidualny model choroby, na którym można testować wiele różnych leków, by sprawdzić, które dadzą najlepsze efekty u danej osoby.
      Wykorzystując pluripotencjalne komórki macierzyste możemy próbować stworzyć indywidualne modele choroby dla każdego pacjenta i każdego rodzaju tkanki. Mam nadzieję, że z czasem stanie się to standardową metodą leczenia nowotworów, mówi Studer.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wszystkie nowotwory należą do jednej z dwóch kategorii, informują badacze z Sinai Health. Odkrycie to może pozwolić na opracowanie nowych strategii walki z najbardziej agresywnymi i niepoddającymi się leczeniu chorobami nowotworowymi.
      Olbrzymie zróżnicowanie nowotworów powoduje, że bardzo trudno znaleźć jest skuteczne formy leczenia tych chorób. Naukowcy z Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute (LTRI), będącego częścią Sinai Health, donoszą na łamach Cancer Cell, że nowotwory można podzielić na zaledwie dwie kategorie, w zależności od ekspresji bądź braku ekspresji białka YAP (Yes-associated protein).
      Przeprowadzone przez nich badania wykazały bowiem, że we wszystkich nowotworach mamy do czynienia albo z ekspresją, albo wyciszeniem białka YAP. W zależności, do której z tych grup należy dany nowotwór, różnie reaguje on na leczenie.
      Białka YAP są niezwykle ważnym elementem szlaku sygnałowego Hippo. Szlak ten odgrywa istotną rolę w kontroli wzrostu narządów u zwierząt, regulując procesy proliferacji i apoptozy komórek.
      YAP nie tylko jest włączone bądź wyłączone, ale ma też przeciwne pro- lub antynowotworowe działanie, zależnie od kontekstu. Nowotwory z YAPon potrzebują YAP by się rozwijać i przetrwać, z kolei nowotwory YAPoff przestają się rozwijać po aktywacji YAP, mówi Rod Bremner.
      Naukowcy przypominają, że wiele nowotworów YAPoff to choroby wysoce śmiertelne. Naukowcy wykazali też, że niektóre nowotwory, jak nowotwór prostaty czy płuc, potrafią przełączyć się pomiędzy stanem YAPon a YAPoff by zyskać oporność na leczenie.
      Komórki nowotworowe, hodowane w szalkach laboratoryjnych, albo unoszą się w płynie, albo przyczepiają się do szalki. Uczeni z Sinai Health odkryli, że to YAP decyduje o pływalności komórek. Wszystkie komórki nowotworowe YAPoff unoszą się, a wszystkie YAPon przyczepiają się. Nie od dzisiaj zaś wiemy, że zdolność komórek do adhezji decyduje o ich oporności na leczenie.
      Odkryta przez nas prosta dwuwartościowa klasyfikacja nowotworów może pomóc w opracowaniu terapii, które są skuteczne dla wszystkich chorób należących do klas YAPoff i YAPon, stwierdził współautor badań Joel Pearson Uczony zauważył też, że skoro nowotwory mogą przełączać się pomiędzy tymi stanami, by uniknąć leczenia, opracowanie metod kontrolowania stanu YAPoff i YAPon spowoduje, że będziemy mogli powstrzymać nowotwór przed przełączeniem się w stan, w którym może zyskać oporność na leczenia.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...