211service.com
Hur en tumör är som ett embryo
För trettio år sedan var cancer en svart låda. Forskarna visste vad som gick fel i kroppen, men inte hur eller varför. Arbetet med Robert Weinberg , professor i biologi vid MIT och en grundande medlem av Whitehead Institute för Biomedicinsk forskning, har hjälpt forskare att öppna den lådan. Weinberg upptäckte den första cancerframkallande genen och den första tumörhämmande genen i början av 1980-talet. Sedan dess har hundratals sådana gener upptäckts och denna skattkammare, som Weinberg kallar den, har lett till många nya läkemedel. Weinberg hjälper också till att förstå en stor mängd komplex genetisk information genom att hitta globala regulatorer av processer som är gemensamma för alla cancerformer.
Beskrivande tumörer: Robert Weinberg (nederst) från Whitehead Institute ledde ett team av forskare som utvecklade en metod för att omvandla normala bröstceller till aggressiva cancerceller (överst, grönfärgad). Alla celler på bilden är cancerceller; så många som en av tio av dem är cancerstamceller. Sådana celler orsakar de sekundära tumörerna som dödar 90 procent av cancerpatienterna. Weinberg använder dessa celler för att studera hur tumörerna bildas.
Teknikgranskning pratade med Weinberg om hans forskning om en av dessa grundläggande processer. Metastaser – spridningen av cancer från dess ursprungliga plats till andra platser i kroppen – är ansvarig för 90 procent av cancerdödsfallen. Weinberg föreslår att förebyggande åtgärder, som att ta vitaminer, kommer att vara nyckeln till att minska cancerdödsfall.
Teknikgranskning : Hur fungerar metastaser och hur är cancerstamceller involverade?
Robert Weinberg : Tills nyligen trodde de flesta – helt klart jag själv – att alla cancerceller i en tumör i princip var likvärdiga med varandra. Men under de senaste tre eller fyra åren har det kommit allt fler bevis för att det inom solida tumörer, såväl som blodfödda tumörer, finns en hierarki av cancerceller, där vissa celler är viktigare än andra. En cancerstamcell definieras som en cell som, när den plockas ut ur tumören och introduceras i en ny värd som en mus, kan skapa en helt ny tumör.
Multimedia
Robert Weinberg beskriver sin forskning.
Cancerceller invaderar initialt lokalt i den närliggande vävnaden. Vissa cancerceller kan tränga in i cirkulationen. De förs sedan till avlägsna platser i kroppen, [flyr ur cirkulationen] och invaderar in i angränsande vävnad. Där kan de överleva och bilda vad som kallas en mikrometastas, som representerar en liten koloni av cancerceller som oftast misslyckas med att utvecklas till en tumör av en mängd olika skäl, som vi inte förstår alla. I sällsynta fall kan en av dessa spridda mikrometastaser verkligen komma på ett sätt att växa till en makroskopisk metastas, och som sådan kan den för första gången skapa en livshotande tillväxt.
BARN : Vad är det som gör att dessa celler kan bilda nya tumörer?
RW : Det är nu alltmer uppenbart att en mekanism, troligen den dominerande mekanismen, involverar cancercellens förmåga att återuppliva tidiga embryonala beteendeprogram. [I embryot, dessa program] gör det normalt att olika vävnader kan bildas och är beroende av embryonala cellers förmåga att flytta från en plats i kroppen till en annan. Denna rörelse i embryot liknar ytligt metastaser. Hur cancerceller förvärvar denna embryonala egenskap att kunna röra sig genom hela organismen beror på deras förmåga att återuppliva dessa tidiga embryonala beteendeprogram, vilket de gör genom sin förmåga att inducera uttrycket av tidiga embryonala transkriptionsfaktorer [proteiner som kontrollerar uttrycket av ett stort antal gener]. I det här fallet kontrollerar dessa transkriptionsfaktorer grupper av gener som, när de aktiveras, tillåter cancercellerna att röra sig, bli invasiva, motstå programmerad celldöd (som annars hotar deras existens när de lämnar den primära tumören), och till och med att frisätter nedbrytande enzymer som bryter ned [omgivande vävnad som] representerar ett hinder för cancercellernas frammarsch.
BARN : Om cancerceller liknar normala embryonala celler, är det förvånande att vi inte får cancer oftare eller tidigare?
RW : Det står snarare att cancerceller inte är så smarta som vi tror att de är. Istället för att behöva blanda ihop komplexa beteendeproblem, tar de helt enkelt opportunistiskt till att återuppliva beteenden som normalt undertrycks i vuxen vävnad och därför inte representerar ett överhängande hot mot organismen eftersom de hålls under sträng kontroll. (Det finns flera mekanismer implanterade i våra celler och vävnader som hindrar bildandet av tumörer.)
Det här scenariot som jag just har avbildat är väldigt uppmuntrande för oss, för om man tittar på biologin hos metastaserande celler verkar det vara så komplext att det blir förvirrande bortom någons förmåga att förstå det, helt enkelt för att det finns så många olika gener och proteiner. involverade. Men om man nu kan spåra dessa beteenden till ett litet antal centrala regulatorer, som var och en kan agera genom att modulera uttrycket av en hel kohort av respondergener, har man nu avsevärt förenklat problemet, för nu kan man fokusera sina uppmärksamhet på två eller tre distinkta centrala regulatorer som koreograferar egenskaperna hos höggradig malignitet.
BARN : Hur har vår förståelse av cancer förändrats under din karriär?
RW : I mitten av 1970-talet visste vi ingenting om varför cancerceller misskötte sig. Vi visste att de betedde sig illa, men de var en svart låda. Under nästa kvartssekel kom det en enorm lavin av information som beskrev det faktum att många men kanske inte alla egenskaper hos cancerceller och tumörer kunde tillskrivas skadade gener som finns i cancercellerna. Före 1975 var det en total spekulation. Så det har varit en radikal omvändning när det gäller det. Nu är cancer inte längre ett mysterium när det gäller hur den uppstår.
BARN : Vilka stora frågor återstår?
RW : Vad vi fortfarande inte riktigt förstår är varför vissa människor får cancer och andra inte. Vi förstår att människor får lungcancer för att de röker. Men vi förstår inte riktigt varför de får bröst- eller prostatacancer – ännu. Men jag tror att det kommer att framstå med ökande tydlighet under det kommande decenniet. Ändå vet vi ganska mycket om varför bröstcancerceller missköter sig, samtidigt som vi kan peka på de orsaksfaktorer av livsstil och familjehistoria som dikterar deras mottaglighet för att utveckla sjukdomen.
BARN : När kommer det att finnas ett botemedel mot cancer?
RW : Om du tittar på dödstalen för cancer i det här landet, har de gått ner för de flesta men inte alla typer av cancer. Det kommer inte att finnas ett enda, dramatiskt botemedel. Istället kommer det att finnas en rad botemedel som kommer att utvecklas under åren som successivt kommer att sänka dödligheten. Det kommer att bli inkrementella vinster. Det kan finnas vissa dramatiska strider som vinner - vissa typer av cancer kommer att omvandlas från en livshotande till en kronisk sjukdom.
På lång sikt kommer de största minskningarna av cancerdödligheten faktiskt att komma från förebyggande, inte behandling. Så man kan nog halvera, kanske till och med minska med två tredjedelar, sin risk att få cancer genom att inte röka, genom att inte leva med rökare, genom att hålla sig smal, genom att äta en kost som innehåller mycket grönsaker och lite rött kött, genom att träna, och kanske i framtiden genom att ta olika sorters vitaminer. Det är fortfarande lite oklart vilka. Risken att dö i cancer, som nu är ungefär en av fem, kan gå ner till var tionde eller var femtonde. Kan vara.