Cancerceller går i viloläge för att överleva en tuff miljö som skapats av kemoterapi

Att utnyttja en gammal evolutionär överlevnadsmekanism, cancerceller går trögt, långsamt delande tillstånd för att överleva den hårda miljön som skapas av kemoterapi eller andra riktade medel.

I forskning publicerad 7 januari, 2020 i Cell, Prinsessan Margaret Scientist Dr. Catherine O'Brien och team upptäckte att när de hotades, alla cancerceller - snarare än bara en delmängd - har förmågan att övergå till detta skyddande tillstånd, där cellerna "vilar" fram till hotet, eller kemoterapi, är borttagen.

Det är den första studien som identifierar att cancerceller kapar ett evolutionärt bevarat program för att överleva kemoterapi. Vidare, forskarna visar att nya terapeutiska strategier som syftar till att specifikt rikta sig mot cancerceller i detta långsamt delande tillstånd kan förhindra återväxt av cancer.

Tumören fungerar som en hel organism, kunna gå in i ett långsamt delande tillstånd, spara energi för att hjälpa den att överleva. Det finns exempel på att djur går in i ett reversibelt och långsamt delande tillstånd för att klara tuffa miljöer. Det verkar som att cancerceller listigt har samarbetat med samma tillstånd för sin överlevnad. "

Dr Catherine O'Brien, Docent, Kirurgiska avdelningen, University of Toronto

Dr Aaron Schimmer, Direktör för forskningsinstitutet och seniorforskare vid Princess Margaret Cancer Center, noterar att denna forskning visar att cancerceller går i viloläge, som "björnar på vintern".

Han tillägger:"Vi visste faktiskt aldrig att cancerceller var som vilande björnar. Denna studie berättar också hur vi ska rikta in dessa sovande björnar så att de inte går i viloläge och vaknar för att komma tillbaka senare, oväntat.

"Jag tror att detta kommer att visa sig vara en viktig orsak till läkemedelsresistens, och kommer att förklara något som vi inte hade en god förståelse för tidigare. "

Med hjälp av mänskliga kolorektala cancerceller, forskarna behandlade dem med kemoterapi i en petriskål i laboratoriet.

Detta inducerade ett långsamt delande tillstånd över alla cancerceller där de slutade expandera, kräver lite näring för att överleva. Så länge kemoterapin finns kvar i skålen, cancercellerna förblev i detta tillstånd.

För att komma in i detta lågenergiläge, cancercellerna har samordnat ett embryoniskt överlevnadsprogram som används av mer än 100 däggdjursarter för att hålla sina embryon säkra inne i sina kroppar under extrema miljöförhållanden, såsom höga eller låga temperaturer eller brist på mat.

I detta tillstånd, det finns minimal celldelning, kraftigt minskad ämnesomsättning, och embryoutvecklingen stoppas. När miljön förbättras, embryot kan fortsätta normal utveckling, utan negativa effekter på graviditeten.

Dr O'Brien, som är en kirurg specialiserad på mag -tarmcancer, förklarar att cancerceller som attackeras av den hårda kemoterapimiljön kan anta den embryonala överlevnadsstrategin.

"Cancercellerna kan kapa denna evolutionärt bevarade överlevnadsstrategi, även om det verkar vara förlorat för människor, " hon säger, tillägger att alla cancerceller går in i detta tillstånd på ett samordnat sätt, för att överleva.

Minns ett tal för tre år sedan om cellulära mekanismer som driver denna överlevnadsstrategi i musembryon, Dr O'Brien hade en "Aha!" insikt.

"Något klickade för mig när jag hörde det där talet, "sa hon." Kan cancercellerna kapa denna överlevnadsmekanism för att överleva kemoterapi? "

Så kontaktade Dr O'Brien Toronto-Mount Sinai Hospital-forskaren Dr. Ramalho-Santos som hade hållit det ursprungliga talet vid prinsessan Margaret.

Hon jämförde genuttrycksprofilen för cancercellerna i den kemoterapiinducerade, långsamt delande tillstånd till de pausade musembryona i Dr. Ramalho-Santos laboratorium, och fann att de var påfallande lika.

Liknar embryon, cancerceller i långsamt delande tillstånd kräver aktivering av den cellulära processen som kallas autofagi, betyder "självuppslukande". Detta är en process där cellen "slukar" eller förstör sina egna proteiner eller andra cellulära komponenter för att överleva i frånvaro av andra näringsämnen.

Dr O'Brien testade en liten molekyl som hämmar autofagi, och fann att cancercellerna inte överlevde. Kemoterapin dödade cancercellerna utan denna skyddsmekanism.

"Detta ger oss en unik terapeutisk möjlighet, "säger Dr O'Brien." Vi måste rikta cancerceller medan de är i denna långsamma cykling, sårbart tillstånd innan de förvärvar de genetiska mutationer som driver läkemedelsresistens.

"Det är ett nytt sätt att tänka på resistens mot kemoterapi och hur man kan övervinna det."

• Tarm- och orala mikrobiomer förutsäger allvarligheten av COVID-19
• RedHill Biopharma:RHB-204 får FDA Fast Track-beteckning för behandling av NTM-sjukdom