211service.com
Hur Downs syndrom stoppar cancer
I decennier har forskare vetat att personer med Downs syndrom, som har en extra kopia av kromosom 21, får vissa typer av cancer i dramatiskt lägre takt än normalt. Nu, delvis genom att använda stamceller från huden på en individ med Downs syndrom, har forskare vid Barnsjukhuset Boston har pekat ut genen som verkar ligga bakom den cancerskyddande effekten.
Sugen på blod: Med hjälp av anpassade stamceller visade forskare att Downs syndrom skyddar mot cancer genom att förhindra tumörer från att bilda sina egna blodkärl. Tumören på toppen skapades av stamceller från en individ med Downs syndrom. Den har ett väsentligt mindre nätverk av blodkärl (röda) än tumören på botten, som genererades av stamceller från en kromosomalt normal individ.
Forskarna säger resultaten av deras studie, som publicerades idag i Natur , kan peka på ett lovande nytt mål för framtida cancerbehandlingar. Och enligt stamcellsbiologer belyser arbetet också en växande trend inom området: att utnyttja sjukdomsspecifika stamceller inte som terapier utan snarare som modeller för att förstå särskilda genetiska störningar.
Stamceller kan vara användbara inte bara för att du tar dem och transplanterar dem, säger Evan Snyder , chef för stamcellerna och det regenerativa medicinprogrammet vid Burnham Institute for Medical Research i San Diego. De är användbara som sjukdomsmodeller som avslöjar andra typer av terapier. Snyder var inte involverad i den nya studien.
Den sena Juda Folkman , en cancerforskare känd för att vara banbrytande för föreställningen att blockering av angiogenes – tillväxten av nya blodkärl – kan förhindra tumörer från att blomstra, antog att de lägre cancerfrekvenserna associerade med Downs syndrom kan spåras till anti-angiogenesgener på den 21:a kromosomen. Så Sandra Ryeom, en medlem av Folkmanlaboratoriet i Vascular Biology Programme på Children's Hospital, nollställd på en region på kromosom 21 som är känd för att koda för en regulator av blodkärlstillväxt som kallas DSCR1.
I kromosomalt normala möss, standard två kopior av Dscr1 genen producerar precis tillräckligt med protein för att hjälpa till att regera i normal blodkärlstillväxt, men inte tillräckligt för att hejda den angiogenesöverbelastning som utlöses av en utvecklande tumör. Men hos möss med en artificiell version av Downs syndrom (och därmed en tredje kopia av Dscr1 gen), fann Ryeom att överskottet av DSCR1-protein höll onormal angiogenes – och den resulterande tumörproliferationen – i schack.
Medan Ryeom och hennes kollegor misstänker att DSCR1 fungerar tillsammans med en handfull andra kromosom 21-gener, bekräftade de att proteinet spelar en central roll i tumörsuppression. Ett tredje exemplar av Dscr1 Enbart genen räckte för att kväva cancerbildningen hos annars normala möss, dock inte i samma grad som hos Downs syndrommöss.
För att bekräfta att genen är relevant i mänskliga cancerformer skapade Ryeom och hennes kollegor en anpassad linje av stamceller från hudceller tagna från en individ med Downs syndrom. Med hjälp av en relativt ny teknik som kallas inducerad pluripotent stamcellsomprogrammering (iPS) kan forskare uttrycka specifika gener i differentierade vuxna celler och återställa dem till ett tidigare utvecklingstillstånd, där de kan ge upphov till många olika celltyper.
Humana iPS-celler erbjuder ett bekvämt sätt att studera cancertillväxt. Injiceras i möss med nedsatt immunförsvar, genererar de kaotiska men godartade tumörer som består av många typer av vävnad. När forskarna injicerade iPS-celler härrörande från en kromosommässigt normal individ skapade de resulterande tumörerna utarbetade nätverk av blodkärl för att försörja sig själva. Men när Ryeoms team injicerade iPS-celler från en Downs syndrompatient, bildade tumörerna knappt några blodkärl alls.
Dessutom kan stamcellsmetoden tillåta forskarna att nollställa andra potentiella anti-angiogene proteiner på kromosom 21 genom att justera antalet genkopior i iPS-cellerna. Vi kan i princip kartlägga vilka gener som är nödvändiga i mänskliga Downs syndromceller för att blockera tillväxten av blodkärl, säger Ryeom. iPS-cellerna kan också användas för att testa potentiella DSCR1-liknande läkemedel.
Tanken på att kunna kombinera en musmodell av sjukdom med faktiska mänskliga celler i kultur är mycket attraktiv, säger Jeanne Loring , chef för centret för regenerativ medicin vid Scripps Research Institute i La Jolla, CA, som inte var involverad i forskningen. Det är ett riktigt stort steg framåt.
Nu när Ryeom och hennes kollegor har visat vikten av DSCR1-vägen för att blockera tumörer, testar forskarna den som ett potentiellt mål för cancerläkemedel. Genom att hacka proteinet i små bitar har de identifierat den minsta bit som krävs för att störa onormal tillväxt av blodkärl. Ryeom tänker sig att använda den biten inte bara som en behandling för cancer, utan kanske också som en profylaktisk. Om vi kunde ta detta som en slags förebyggande, vitaminliknande terapi, spekulerar hon, skulle det blockera oss alla från att få tumörceller att växa in i dessa enorma, dödliga massor?
Debabrata Mukhopadhyay , en professor i biokemi och molekylär biologi vid Mayo Clinic Cancer Center i Rochester, MN, rekommenderar försiktighet. Han säger att eftersom DSCR1:s roll i normal utveckling ännu inte är väl förstådd, kan det få oavsiktliga konsekvenser att leka med dess biologiska väg. Han är dock optimistisk att den nya studien kommer att hjälpa forskare att börja dechiffrera den mekanismen.
Om det finns någon distinkt skillnad mellan DSCR1s effekt på patologisk kontra fysiologisk angiogenes, måste det lösas, säger Mukhopadhyay. Men detta är ett mycket viktigt sätt att leta efter anti-angiogen terapi.