At holde sig i bevægelse - flade orme kaster lys over migrerende stamcellers rolle i kræft

En ny undersøgelse udført af University of Oxford har brugt flade orme til at se på migrerende stamcellers rolle i kræft.

Forskere fra Aboobaker-laboratoriet i Zoologisk Institut har draget fordel af arten af ​​orme, som er fuld af stamceller. Ormene, også kendt som planarians, er kendt for deres evne til at regenerere alle deres væv og organer gentagne gange. Denne proces kræver aktiviteten af ​​deres stamceller, der konstant deler sig for at lave alle de nye celler.

Cellemigration - eller bevægelse af celler fra en del af kroppen til en anden - er en nøglefunktion for celler i vores kroppe. Nye stamceller er konstant nødvendige for at opretholde vævs- og organfunktioner, og de forventes at migrere derhen, hvor der er brug for dem. Imidlertid, kontrol over disse bevægelser kan mislykkes, og kræftformer kan dannes, når disse celler migrerer til steder, de ikke skal være.

Ved at forstå, hvordan stamceller er programmeret til at bevæge sig, hvad aktiverer dem, og hvordan de følger den rigtige vej, forskere kan muligvis designe nye behandlinger for kræft.

'Vi vidste allerede, at disse ormestamceller har meget til fælles med vores egne stamceller, men vi vidste intet om, hvordan de migrerer, og hvis denne proces er relateret til, hvordan vores celler migrerer, siger Dr Prasad Abnave, første forfatter til undersøgelsen, udgivet i Udvikling .

'Vi ønskede at fastslå, om de samme mekanismer var blevet evolutionært bevaret eller ej, vi håbede, at de ville være, da dette ville være en fremragende model til at studere alle aspekter af stamcellemigration.'

Imidlertid, før holdet kunne begynde at arbejde med ormene, de skulle overvinde et lille problem. "Måske lidt kontraintuitivt, den store overflod af stamceller i planarer gør det vanskeligt at studere migration, sagde professor Aziz Aboobaker.

'For at spore cellernes bevægelse skal du oprette et felt, som de kan bevæge sig ind i, så du kan være sikker på, i hvilken retning og hastighed de bevæger sig, men hvis de celler, du er interesseret i, allerede er overalt, er det svært at gøre.'

Heldigvis kunne holdet trække på over 100 års tidligere arbejde. I et bestemt eksperiment, der brugte røntgenstråler til at dræbe planariske stamceller, det viste sig, at dyrene overlevede behandlingen, hvis en del af ormen blev holdt under et blyskjold, som 'formodentlig vandrer stamcellerne under blyskjoldet til resten af ​​dyret, og alt er i orden.' sagde Abnave.

Med hjælp fra Dr. Mark Hill ved Oxford's Department of Oncology var gruppen i stand til at designe et apparat, der gjorde det muligt for dem at bruge røntgenstråler til at efterlade en tynd stribe stamceller. Disse celler kunne så observeres, mens de migrerede gennem resten af ​​organismen, hvor de oprindelige stamceller var blevet dræbt.

"Dette samarbejde gav os en fantastisk mulighed for at anvende tidligere erfaringer fra undersøgelse af kræftceller til en undersøgelse, der involverer celler i en hel organisme. Det vil give et nyttigt værktøj til at forbedre vores forståelse af stamceller, og deres potentielle rolle i kræft, sagde Mark.

'Det lyder simpelt, men det tog lang tid at designe et apparat og teknikker, hvormed vi kunne studere mange orme på én gang. Det var nøglen til at kunne studere, hvordan migration blev kontrolleret, og for at udføre eksperimenter af høj kvalitet, der virkelig kunne generere reproducerbare resultater, sagde Aboobaker.

Professor Gillies McKenna, direktøren for CRUK/MRC Institute for Radiation Oncology and Biology kommenterede:'Dette projekt er et eksempel på, hvorfor Oxford er et så givende sted at forske. Folk fra forskellige afdelinger og discipliner, der samler deres ekspertise for at tackle et problem, kunne hverken klare sig alene, men sammen kaste nyt lys over både grundlæggende biologi og også kræft.'

Ved at studere, hvordan ormene reagerer på skader, holdet fandt ud af, at stamceller migrerede meget præcist til det berørte område. Men i fravær af beskadiget væv sad cellerne stille og migrerede ikke.

Ved at bruge en teknik kaldet RNA-interferens var holdet derefter i stand til at fjerne funktionen af ​​regulatoriske gener, der allerede var kendt for at være vigtige i cellemigration (og at spille en rolle i humane kræftformer) og fandt ud af, at de alle også var nødvendige for migrering af planariske stamceller . Disse gener inkluderede proteiner kendt som transkriptionsfaktorer, der er vigtige, fordi de fungerer som ON/OFF-kontakter for hundredvis af andre gener.

'Dette var et meget tilfredsstillende resultat, da det bekræftede vores mistanke om, at vores simple orme vil være meget nyttige til at forstå stamcellemigration, now we have proven the system we can look intensely for new mechanisms that control or interact with cell migration and have a real expectation that we find will also be true for our migrating cells" said Abnave. One advantage of our worms is that they are easy to work with and we can make rapid progress.'

Next the team hopes to look for new genes that control stem cell migration using the system they have developed.