Ny indsigt i, hvordan stamceller interagerer med brystkræftceller

En Loughborough University Ph.D. studerende har givet ny indsigt i, hvordan brystkræftceller interagerer med celler i vores krop ved hjælp af en ny 3D-model.

Biokemiker Mj Brown, fra Idrætsskolen, Motions- og sundhedsvidenskab, har undersøgt, hvordan humane mesenkymale stamceller (hMSC'er) og brystkræftceller interagerer og påvirker hinandens invasivitet - et koncept, der tidligere har ladet forskere undre sig.

hMSC findes i knoglemarv og er vigtige for regenerering og reparation af beskadigede områder i kroppen, da de kan differentiere sig til forskellige celletyper, herunder dem, der laver knogler, brusk, muskler og fedt.

Kræftforskere har vendt deres fokus til hMSC'er, da de naturligt rejser til tumorer, når de optræder i kroppen og interagerer med kræftceller.

De er særligt ivrige efter at forstå, om hMSC'er kan interagere med celler for at forhindre 'sekundær brystkræft', da denne type kræft er uhelbredelig.

Sekundær brystkræft opstår, når kræftceller fra en primær tumor i brystet spredes til nærliggende væv, såsom lungerne, knogler og lever via blodet eller lymfesystemet - en proces kendt som 'metastase'.

Selvom hMSC'er naturligt er tiltrukket af disse 'invasive' kræftceller, hvordan cellerne interagerer og påvirker hinanden er uklart, og tidligere forskningsprojekter er opdelt i deres resultater, med nogle fund hMSC'er fremmer metastase og andre konkluderer, at de reducerer det.

Mj's undersøgelse fokuserede på MDA-MB-231-en type brystkræftcellelinje, der er kendt for at være ekstremt invasiv.

Hendes forskning fandt ud af, at hMSC'er dramatisk reducerer invasiviteten af ​​MDA-MB-231 brystkræftceller.

Og hvad gør hendes forskning speciel og anderledes end tidligere undersøgelser, er det faktum, at hun brugte en 3D-model.

De fleste forskere ser på, hvordan kræftformer interagerer med celler ved enten at vokse tumorer i mus eller ved at bruge 2-D monolagskulturer-celler, der dyrkes i et fad, fladt og side om side, under kontrollerede forhold.

Voksende kræftformer i mus (in vivo) af mus er ikke repræsentativ for, hvad der sker hos mennesker på grund af forskelle i mikromiljøet, og 2-D-modellerne har også deres begrænsninger, da tumorer ikke er flade, de er 3-D og berøringsceller, der er rundt omkring dem, ikke kun dem til siderne af det.

Som Mj's ph.d. vejleder Dr. Mhairi Morris, der også var medforfatter på undersøgelsen, beskriver det, modellering af tumorer i 2-D er som at "spille fodbold, der ligger på jorden side om side-muligt, men vrøvl. "

Dr. Morris er Loughboroughs førende inden for udvikling af 3D-kræftmodeller-cellebaserede modeller, der er skabt i laboratoriet (in vitro).

modellering af kræft i 3D giver forskere mulighed for at se, hvordan kræftceller interagerer med alle celleoverflader, de kommer i kontakt med, giver et mere præcist billede af, hvad der sker inde i menneskekroppen.

Under vejledning af Dr. Morris og også Loughboroughs Dr. Liz Akam, en ekspert i hMSC'er, Mj udviklede en 3D-model, der tillod hende at undersøge forholdet mellem hMSC'er og MDA-MB-231 brystkræftceller.

Hun skabte 3-D sfæriske tumorer ved at blande ('co-dyrkning') hMSC-celler med kræftcellerne og suspendere dem fra låget på en vævskulturskål.

Når først "sfæroiderne" blev dannet, hun indlejrede dem i den geléagtige matrix, der efterligner miljøet, brystkræftceller ville være inde i kroppen.

Mj observerede ændringerne i invasivitet over en fem-dages periode ved at måle længden af ​​de fremskrivninger, cellerne lagde ud i matrixen-et kendt mål for celleinvasion-og fandt, at kræftcellerne blev mindre invasive, når de blandedes med hMSC'erne.

Hendes resultater giver nyt bevis for, hvordan kræftceller og stamceller interagerer i kroppen og fremhæver yderligere effektiviteten af ​​3D-modeller.

Mj's forskning er også vigtig for forskere, der arbejder på området, da, under bestemmelse af de optimale samkulturelle betingelser for at skabe sfæroiderne, hun fandt kilden til serum - et supplement tilføjet til celledyrkningsmedierne, som indeholder en blanding af nødvendige proteiner, hormoner og andre vækstfaktorer, der hjælper cellevækst - havde en betydelig effekt på væksten af ​​de undersøgte celler.

Mj har offentliggjort sine resultater i Bioengineering-tidsskriftet i et papir med titlen "Bestemmelse af betingelser for succesrig kultur af multicellulære 3-D-tumor-sfæroider for at undersøge effekten af ​​mesenchymale stamceller på brystkræftcellens invasivitet."

Hun sagde om undersøgelsen:"Fortsat undersøgelse af interaktionen mellem hMSC'er og kræftceller i 3D-systemer er nu afgørende for yderligere at forstå dette forhold og tumormikromiljøets indvirkning på metastase.

"Brug af 3D-modeller som den, der blev brugt i denne undersøgelse, giver mulighed for in vitro-forhold at blive undersøgt og ny forskning om den mesenkymale stamcelle-drevne biokemiske modulering af brystkræftcellemetastaser, der skal udføres.

"Jeg håber, at min forskning sætter os i stand til yderligere at forstå forholdet mellem hMSC'er og brystkræftceller for at udvikle nye terapeutiske metoder til at forhindre metastaser i brystkræft."

Mj bygger allerede på sin forskning og undersøger nu den rolle, motion har på forholdet mellem hMSC'er og brystkræftceller, og om fysisk aktivitet kan reducere invasivitet yderligere.

Dr. Morris kommenterede:"Vi er så stolte af Mj's hårde arbejde, og vi er begejstrede for at se hendes papir offentliggjort i et så prestigefyldt tidsskrift.

"Fremtiden for in vitro -modellering er i tre - eller flere! - dimensioner, og vi glæder os til at bringe vores unikke spin på dette - at dyrke brystkræftceller med hMSC'er og se, hvilken effekt motion kan have på denne interaktion."