Cancer: Forskare avslöjar hur man kan öka strålbehandling
Forskare har nyligen identifierat en molekylär väg som kopplar rörelsen hos energiproducerande centra, eller mitokondrier, i cancerceller till motståndskraft mot strålbehandling. Detta, säger de, kan leda till förbättrad cancerbehandling.
Även om tidigare studier redan visat att vägen - kallad Arf6-AMP1-PRKD2 - spelar en nyckelroll i cancerinvasivitet, förblev dess förhållande till behandlingsresistens oklart.
Genom att studera aggressiva bröstcancerceller fann forskare vid Hokkaido University i Japan att Arf6-AMP1-PRKD2 kontrollerar mitokondriernas rörelse inuti cellerna.
En ny artikel som finns i tidskriften Naturkommunikation beskriver deras arbete.
Vägen gör det möjligt för mitokondrier att "spridas" och röra sig mot cellernas omkrets, vilket ökar cancerens invasivitet.
Teamet märkte att blockering av vägen orsakade att de energiproducerande strukturerna samlades i mitten av cellerna istället. Där började mitokondrierna producera och släppa alltför stora mängder instabila syrerika molekyler som kallas reaktiva syrearter (ROS).
ROS-molekyler är ett tveeggat svärd i cancer; upp till en viss nivå främjar de cancerinvasivitet, men när mängderna är för stora dödar de cancerceller.
ROS, mitokondriarörelse och integrin
En anledning till att strålbehandling - som använder joniserande strålning - kan krympa eller eliminera tumörer är att det ökar produktionen av ROS i cancerceller.
Vissa cancerformer blir emellertid resistenta mot strålbehandling och andra behandlingar som fungerar genom att öka ROS i cancerceller eftersom cellerna utvecklar en tolerans mot molekylerna.
Studien är inte den första som märker att mitokondrier rör sig inuti celler. Det är känt att denna rörelse sker under olika omständigheter. När till exempel vita blodkroppar rör sig mot ett mål - som en patogen eller potentiellt skadligt ämne - samlas deras mitokondrier i sina bakändar.
I invasiva cancerceller, å andra sidan, samlas ”kraftstationerna” i cellens främre kant.
Ett protein som kallas integrin verkar också vara involverat i cancerinvasivitet. Proteinet sitter normalt i cellmembranet och hjälper till att fästa cellen till matrisen av ämnen som omger celler och håller vävnader samman.
Den nya studien tog en djupare titt på hur ROS, mitokondriell dynamik i celler och integrin kan vara kopplade till invasiv cancer.
Sonder länken i invasiv cancer
Utredarna genomförde en uppsättning experiment i invasiva bröstcancerceller. De spårade ROS-produktion och rörelse av mitokondrier i cellerna genom att märka olika molekyler med fluorescerande markörer.
De blockerade sedan vissa molekyler kopplade till cancerinvasivitet och observerade vad som hände med dessa mekanismer. Så här identifierade de Arf6-AMP1-PRKD2-vägen.
Resultaten avslöjade att vägen hjälpte till att återvinna integrin i cancercellen, vilket fick den att bilda ett ”vidhäftningskomplex” i cellens membran. Så småningom utlöste detta mitokondriernas rörelse till cellkanten.
Att blockera vägen fick dock mitokondrier att samlas i mitten av cancercellen istället för kanten och minskade invasiviteten.
Teamet demonstrerade sedan att det var detta som samlades i centrum som ledde mitokondrier att producera alltför stora mängder ROS-molekyler, som dödade cellerna.
Enligt författarna, "Dessa resultat indikerar en ny molekylär koppling mellan cellrörelser och mitokondriell dynamik, vilket verkar vara avgörande för både den invasiva aktiviteten och toleransen mot ROS av mycket invasiva cancerformer."
De drar slutsatsen:
"Våra resultat kan också leda till nya strategier för att förbättra effekten av ROS-medierad cancerterapi, såsom [strålbehandling]."
