Glioblastom har en dyster prognos, trots aggressiv behandling. En av huvudorsakerna till att glioblastom inte kan botas är på grund av tumörens ovanliga förmåga att snabbt krypa och sprida sig genom patientens hjärna, en egendom som kallas "migration" eller "infiltration". Medan många läkemedel mot kemoterapi kan stoppa tumörceller från att multiplicera, behandlingsalternativ för att stoppa tumörceller från att migrera finns ännu inte. Den diffust infiltrerande karaktären av tillväxt av glioblastomtumör är en utmaning för kirurgisk terapi eftersom infiltrativa celler oundvikligen sträcker sig bortom marginalen för tydligen icke-tumörvävnad runt en tumörmassa som har avlägsnats kirurgiskt. Eftersom dessa cellars egenbiologi är dåligt förstådd och deras rörelse är så förödande, det finns ett kritiskt behov av bättre förståelse av migrationsprocessen.
Tidigare forskning har implicerat flera transkriptionsfaktorer (speciella typer av proteiner som binder direkt till DNA vid specifika platser längs genomet för att antingen aktivera eller stänga av specifika gener) i regleringen av glioblastom tumörtillväxt och migration, men de flesta av dessa studier gjordes i en petriskål. Miljön för tumörceller i en maträtt skiljer sig mycket från den i patientens sjuka hjärna. I en maträtt, celler stimuleras artificiellt att växa och dela sig, som påverkar deras rörelse och aktivitet. Dessutom, celler inuti en maträtt saknar de faktiska strukturella elementen som finns i hjärnan längs vilka tumörceller migrerar.
"Vår studie är en av de första som tog humana patientglioblastomceller direkt från tumören omedelbart efter operationen och isolerade de mest aggressiva tumörsubklonerna-gliomstamcellerna-för att specifikt karaktärisera maskiner som är ansvariga för tumörmigration, "sa Nadejda Tsankova, MD, Doktorsexamen, Docent i patologi och neurovetenskap vid Icahn School of Medicine på Mount Sinai och senior författare till tidningen. "Vi fann att transkriptionsfaktorn TEAD1 styr aktiviteten hos gener som är ansvariga för tumörmigration och, särskilt, vår forskning implicerar AQP4-genen som en av TEAD1:s direkta migrationspartners. "
Teamet präglade först det epigenetiska landskapet (maskinen som ansvarar för att slå på och av gener) av aggressiva glioblastomceller och upptäckte en signatur vars fotavtryck specifikt relaterar till tumörmigration. Efter att ha identifierat TEAD1 som det mest berikade fotavtrycket i denna migrerande signatur, forskare använde genredigerande teknik som kallas CRISPR för att ta bort TEAD1 från tumörceller. När TEAD1 var frånvarande, celler förlorade sin förmåga att migrera, både in vitro (i en petriskål) och in vivo (i hjärnan), och deras migrerande gener blev inaktiva. När de lade till TEAD1 tillbaka, migrationsförmågan återställdes delvis.
Jessica Tome-Garcia, Doktorsexamen, Senior postdoktor vid Tsankova Research Laboratory på Mount Sinai och ledande experimentell forskare av detta projekt, testade sedan flera potentiella platser på genomet där TEAD1 kan binda för att signalera migration. Ett oväntat bindningsställe var vid genen som kodar för AQP4 -proteinet, som är ansvarig för att kontrollera vattenrörelser som gör att celler kan ändra sin form när de tränger igenom hjärnan. Teamet fann att tumörceller utan TEAD1 -aktivitet (de som inte längre kunde migrera) stängde av AQP4 -genen. Dock, om cellerna fick AQP4, antingen genom att ge dem TEAD1 eller genom att ge dem AQP4 direkt, de började migrera igen.
"Våra studiedata ger övertygande bevis på att TEAD1 signalerar genom AQP4 för att främja tumörmigration och vidare, att om vi kan hämma aktiviteten hos TEAD1, vi kan eventuellt stoppa tumörceller från att migrera bort från huvudtumörmassan, "sade Dr Tsankova." Denna nyfunna information har viktiga konsekvenser för hjärntumörbehandling, potentiellt öka framgångsgraden för att ta bort hela tumören under operationen eller åtminstone förlänga den tid det tar för tumören att komma tillbaka. "
Dr Tsankovas forskargrupp testar aktivt TEAD1 -läkemedelshämmare för att se om de hindrar tumörceller från att migrera i en maträtt eller i försöksdjur, med hopp om att en dag inom en snar framtid, de kommer att kunna erbjuda nya antimigrerande behandlingar för patienter med infiltrativa hjärntumörer.