Opdagelse af organudvikling kan sætte skub i kampen mod kræft

En ny opdagelse fra University of Virginia School of Medicine har kastet lys over, hvordan vores fordøjelseskanal, lunger og lever dannes, og det fund kan have vigtige konsekvenser for vores forståelse af kræft.

Under udvikling hos pattedyr dannes mave, tyktarm, tarme, bugspytkirtel, lever, lunger, spiserør, svælg (hals) og skjoldbruskkirtel alle fra det, der kaldes et "primitivt tarmrør". Men forskerne har været usikre på præcis, hvad der får de udskillelige celler i tarmrøret til at blive til eller "differentiere" til de forskellige organer. Hvordan ved en celle i tarmrøret, at den skal blive en del af vores lunge i stedet for en del af vores mave?

UVA's Chongzhi Zang, Ph.D., og samarbejdspartnere har fundet svar, der afslører, hvordan genetisk materiale kaldet kromatin interagerer med andre faktorer for at tænde og slukke for gener for at udføre denne vigtige transformation.

"Tarmudvikling er en fascinerende dynamisk proces, hvorfra vi kan lære, hvordan det samme genom kan skabe mange forskellige typer celler i forskellige organer," sagde Zang, fra UVAs Center for Public Health Genomics og UVA Cancer Center. "Vi vidste, at generne, der blev brugt i forskellige organer, ville begynde at vise nogle forskelle i de tidlige udviklingsstadier, men det var første gang, vi fandt ud af, hvordan sådanne forskelle blev kontrolleret af kromatin under organdannelsesprocessen."

Forståelse af organudvikling

Zang og hans kolleger, herunder samarbejdspartnere ledet af Tae-Hee Kim, Ph.D., fra University of Toronto i Canada, brugte banebrydende genomikteknologi kaldet "single-cell ATAC-seq" til at skabe et detaljeret "kort" over kromatinmønsteret ændres, der finder sted inde i individuelle celler i tarmrøret under organdannelse hos mus. Derved har de udfyldt mange vigtige huller i vores forståelse af organudviklingsprocessen hos pattedyr.

Holdet fandt ud af, at kromatin viser anderledes dynamik i celler, der bliver til leveren, for eksempel end i celler, der bliver til lungerne. Chromatin interagerer med det, der kaldes "transkriptionsfaktorer" i et elegant arrangement, der træner cellerne til de vigtige job, de er skæbne til at varetage.

Senere i udviklingen vil disse interaktioner yderligere forfine de fremkommende organer, hvilket tillader for eksempel tarmen at opdeles i tyktarmen og tyndtarmen.

Det er vigtigt, at denne komplekse proces udspiller sig præcist. Forskerne fandt ud af, at fejl kan have alvorlige konsekvenser og forstyrre for eksempel den sunde udvikling af bugspytkirtlen og tarmene hos laboratoriemus. Dramatiske ændringer i bugspytkirtlen omfattede dannelsen af ​​mange store, cystelignende strukturer.

Forskerne bemærker, at "celle skæbne" fejl opstår i de tidlige stadier af bugspytkirtelkræft, hvilket fører til præcancerøse læsioner. Så forståelse af organudviklingsprocessen og hvad der kan gå galt kan give vigtig indsigt i dannelsen af ​​visse kræftsvulster.

"En bedre forståelse af, hvordan gener fungerer i genomet under organudvikling, kan give os indsigt i de mekanismer, der ligger til grund for initiering af mange typer kræft," sagde Zang. "Vi bruger state-of-the-art teknologier til at tackle disse komplekse problemer og tror på, at disse grundlæggende opdagelser, et skridt ad gangen, i sidste ende vil inspirere til ny terapeutisk udvikling og gavne kræftpatienter i fremtiden."

Forskerne har offentliggjort deres resultater i Nature Communications . + Udforsk yderligere

Ny teknologi identificerer cellers molekylære egenskaber og kortlægger deres placering i væv