Hergeprogrammeerde huidcellen doen hersentumoren krimpen bij muizen

Stel je cellen voor die door je hersenen kunnen bewegen, kanker opsporen en vernietigen voordat ze zelf spoorloos verdwijnen. Wetenschappers hebben dat net bereikt bij muizen, door gepersonaliseerde tumorherstellende cellen te maken van volwassen huidcellen die hersentumoren kunnen verkleinen tot 2% tot 5% van hun oorspronkelijke grootte. Hoewel de strategie nog niet volledig is getest bij mensen, kan de nieuwe methode artsen op een dag een snelle manier geven om een ​​aangepaste behandeling te ontwikkelen voor agressieve kankers zoals glioblastoom, die de meeste menselijke patiënten in 12-15 maanden doodt. Het duurde slechts 4 dagen om de tumorherstellende cellen voor de muizen te maken.

Glioblastoma's zijn smerig: ze verspreiden wortels en ranken van kankercellen door de hersenen, waardoor ze onmogelijk operatief kunnen worden verwijderd. Zij en andere kankers stralen ook een chemisch signaal uit dat stamcellen aantrekt - gespecialiseerde cellen die meerdere celtypen in het lichaam kunnen produceren. Wetenschappers denken dat stamcellen tumoren kunnen detecteren als een wond die moet worden genezen en migreren om de schade te herstellen. Maar dat geeft wetenschappers een geheim wapen - als ze het natuurlijke vermogen van stamcellen om zich "thuis" te zetten in de richting van tumorcellen kunnen benutten, kunnen de stamcellen worden gemanipuleerd om kankermoordende medicijnen af ​​te leveren precies waar ze nodig zijn.

Ander onderzoek heeft deze methode al gebruikt met behulp van neurale stamcellen - die aanleiding geven tot neuronen en andere hersencellen - om hersenkanker bij muizen op te sporen en tumor-uitroeiende medicijnen af ​​te leveren. Maar weinigen hebben dit bij mensen geprobeerd, deels omdat het moeilijk is om die neurale stamcellen te krijgen, zegt Shawn Hingtgen, een stamcelbioloog aan de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill. Op dit moment zijn er drie manieren. Wetenschappers kunnen de cellen direct van de patiënt oogsten, ze van een andere patiënt oogsten, of ze kunnen volwassen cellen genetisch herprogrammeren. Maar oogsten vereist invasieve chirurgie en het verlenen van stamceleigenschappen aan volwassen cellen vergt een tweestapsproces dat het risico kan vergroten dat de uiteindelijke cellen kanker worden. En het gebruik van cellen van iemand anders dan de kankerpatiënt die wordt behandeld, kan een immuunrespons tegen de vreemde cellen veroorzaken.

Om deze problemen op te lossen, wilde de groep van Hingtgen zien of ze een stap in het genetische herprogrammeringsproces konden overslaan, waarbij volwassen huidcellen eerst in standaardstamcellen worden omgezet en vervolgens in neurale stamcellen worden omgezet. De huidcellen behandelen met een biochemische cocktail om de kenmerken van neurale stamcellen te bevorderen, leek het lukken en veranderde het in een één-stapsproces, rapporteren hij en zijn collega vandaag in Science Translational Medicine.

Maar de volgende grote vraag was of deze cellen tumoren in laboratoriumschalen en bij dieren, zoals neurale stamcellen, konden onderbrengen. "We hielden echt onze adem in, " zegt Hingtgen. "De dag dat we de cellen over de [Petri] -schotel in de richting van de tumoren zagen kruipen, wisten we dat we iets speciaals hadden." De tumorzoekende cellen bewogen binnen 22 uur 500 micron - dezelfde breedte als vijf mensenharen - en ze konden graven in lab-gegroeid glioblastomen. "Dit is een goed begin", zegt Frank Marini, een kankerbioloog aan het Wake Forest Institute for Regenerative Medicine in Winston-Salem, North Carolina, die niet betrokken was bij de studie. "Ongelooflijk snel en relatief efficiënt."

Het team ontwikkelde ook de cellen om gemeenschappelijke kankerbehandelingen af ​​te leveren aan glioblastomen bij muizen. Muistumoren die rechtstreeks met de geherprogrammeerde stamcellen werden geïnjecteerd, krompen in 24-28 dagen 20- tot 50-voudig in vergelijking met niet-behandelde muizen. Bovendien verdubbelden de overlevingstijden van behandelde knaagdieren bijna. Bij sommige muizen verwijderden de wetenschappers tumoren nadat ze waren gevestigd en injecteerden ze behandelingscellen in de holte. Resttumoren, voortgebracht uit de resterende kankercellen, waren 3, 5 keer kleiner in de behandelde muizen dan in onbehandelde muizen.

Marini merkt op dat rigoureuzere tests nodig zijn om aan te tonen hoe ver de tumorgerichte cellen kunnen migreren. In een menselijk brein zouden de cellen een kwestie van millimeter of centimeter moeten reizen, tot 20 keer verder dan de hier geteste 500 micron, zegt hij. En andere onderzoekers vragen zich af of cellen uit de eigen huid van de patiënt moeten worden gebruikt. Een immuunreactie, veroorzaakt door vreemde neurale stamcellen, kan tumoren helpen aanvallen, zegt Evan Snyder, stamcelbioloog bij Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute in San Diego, Californië, en een van de eerste pioniers van het idee om stam te gebruiken cellen om tumoren aan te vallen.

De groep van Hingtgen test al hoe ver hun tumor-homing cellen kunnen migreren met behulp van grotere diermodellen. Ze krijgen ook huidcellen van glioblastoompatiënten om ervoor te zorgen dat de nieuwe methode werkt voor de mensen die ze hopen te helpen, zegt hij. "Alles wat we doen is om dit zo snel mogelijk bij de patiënt te krijgen."