Organstillads i 3D gør det lettere at studere metastaserende kræft

Sygdom og behandling 31. dec 2021 4 min Professor Janine Erler Skrevet af Kristian Sjøgren

Forskere har udviklet en metode til bedre at studere de stilladser, der holder organer sammen i vores krop. Bedre studier af stilladserne kan lede til bedre forståelse af metastaserende kræft – og måske også måder at behandle sygdommen på.

Interesseret i Sygdom og behandling? Vi kan holde dig opdateret helt gratis

Alle vores organer er opbygget af stilladser, som de levende celler sidder fast i.

Stilladserne instruerer, hvordan cellerne skal opføre sig i stilladset, samtidig med at cellerne selv konstruerer stilladset ved at pumpe et strukturprotein ud i omgivelserne.

Et raskt stillads fordrer på den måde, at raske celler sidder i stilladset, mens et sygt stillads fordrer, at syge celler vokser i stilladset.

Omvendt vil syge celler faktisk også opføre sig mere normalt i et sundt stillads, mens raske celler vil opføre sig usundt i et sygt stillads. Begge celletyper vil dog over tid forsøge at ændre stilladset i en sundere eller mere usund retning. Det kan eksempelvis dreje sig om kræftceller, der ændrer ved de sunde stilladser for at muliggøre kræftcellernes hurtige vækst og forbedre deres evne til at sprede sig til nye steder.

Indtil nu har det ikke været muligt at studere stilladserne på en god og realistisk måde for derved at få en bedre indsigt i forskellige sygdomme. Det har forskere dog gjort en ende på nu ved at udvikle en metode til i en musemodel at isolere et organ, fjerne alle cellerne fra organet og efterfølgende placere stilladset i en særlig boks med væske som strømmer ind og ud, for at bruge stilladset som en bioreaktor hvori de kan studere celleaktiviteter under et mikroskop.

Forskningen, der åbner for helt nye muligheder for at undersøge sygdomme og effekter af lægemidler til at behandle disse sygdomme, er publiceret i Advanced Healthcare Materials.

"Når vi har stilladset i en særlig boks i laboratoriet, kan vi meget bedre studere, hvad der sker, når for eksempel kræftceller sætter sig i stilladset, som det sker i forbindelse med metastaserende kræft. Det vil give os en bedre forståelse af de bagvedliggende mekanismer ved udvikling af metastaser, og måske også hvordan man kan udvikle lægemidler til at forhindre metastaserne i at etablere sig i andre organer," fortæller en af forskerne bag det nye studie, professor og gruppeleder Janine Erler fra Biotech Research & Innovation Centre (BRIC) ved Københavns Universitet.

Udviklet metode til at studere organer i 3D

I forskningen har ledende forker Alejandro E. Mayorca-Guiliani, lektor i Erlergruppen, udviklet en teknik til at isolere et organ fra mus, rense det for celler og overføre det tilbageværende stillads til en særlig boks, så cellerne strømmer tilbage til stilladset og forskerne kan studere cellerne i detaljer ved at placere boksen under et mikroskop.

Forskere har i mange år studeret organstilladser, men problemet har hidtil været, at når de har studeret dem, har det været i petriskåle, hvor stilladserne er flade og ikke i deres naturlige 3D-struktur.

Det er de til gengæld med brug af den nye metode.

Forskerne gør det, at når de har udtaget museorganet, vasker de det med et opløsningsmiddel, der opløser alle cellerne og kun efterlader det proteinholdige stillads, som fastholder struktur og form til organet.

Når cellerne er vasket væk, overfører forskerne stilladset til den særlige boks, hvori de kan kontrollere temperaturen samt strømmen af blandt andet ilt og næringsstoffer og tilbageløb af cellerne.

"Den store fordel ved vores system er, at det kan anvendes så fleksibelt. Metastaser er en trussel mod kræftpatienter og et meget vanskeligt fænomen at studere. Vores model kan anvende organstilladser fra forskellige organer og celler af forskellig oprindelse og med forskellige genmutationer, hvilket giver os nye eksperimentelle muligheder for at studere mekanismerne i metastasering og andre sygdomme," forklarer Alejandro E. Mayorca-Guiliani.

Har studeret kræftcellers påvirkning af stilladset

Ved hjælp af den nye måde at studere organstilladser på har forskerne blandt andet været i stand til bedre at undersøge metastaserende kræftceller.

Det har de gjort ved at putte kræftceller i stilladset og efterfølgende undersøgt, hvordan kræftcellerne sætter sig fast i stilladset, etablerer sig samt ændrer på stilladset for at tjene andre formål.

Når forskerne putter kræftceller i organstilladset, modsvarer det, at kræftcellerne har revet sig fri ét sted i kroppen, er blevet ført med blodet til et andet sted i kroppen og der etableret sig som en metastase.

Kræftcellerne gør det samme i forskernes særlige boks med et organstillads.

"I vores undersøgelser har vi blandt andet set, at kræftceller også i vores modelsystem er i stand til at lave de ændringer, som vi også ser i rigtige kræfttumorer. Også i stilladset i boksen agerer kræftcellerne, som de gør i den virkelige verden," siger Janine Erler.

Kan bruges til at undersøge effekt af lægemidler

Janine Erler forklarer, at modelsystemet kan blive meget relevant inden for udvikling af blandt andet medicin mod kræft.

Ved eksempelvis at studere, hvordan kræftceller interagerer med stilladset i lungerne, kan forskere få en bedre forståelse af, hvad kræftcellerne har brug for, og hvordan man måske kan tage det fra dem med medicin.

Det kan være, at kræftcellerne benytter nogle specifikke signalveje til at ændre på strukturen af stilladset for at kunne vokse i det. Kan man med lægemidler blokere for de signalveje, kan det være et potent middel mod kræft eller i hvert fald dannelsen af metastaser, som ofte er det, der slår folk ihjel.

Når de potentielle lægemidler skal undersøges for effekt, kan forskere også gøre det i modelsystemet med organstilladserne.

"Den mest relevante anvendelse af vores system er inden for undersøgelser af lægemiddeleffekter. Mange kræftmidler er målrettet kræftcellers signalering, og hvis man vil se, hvordan et lægemiddel påvirker tumordannelse i eksempelvis lungerne, kan man det i vores system. Man kan også gøre det samme i forhold til andre sygdomme. Det kan også være relevant at undersøge, hvordan kroppen selv agerer omkring et raskt eller et sygt stillads. Hvad gør immunforsvarets celler for eksempel i det ene eller andet tilfælde?" siger Janine Erler.

Hun uddyber, at de første modeller er med organer fra mus, men at sigtet er, at det næste skridt er med organer, der er groet ud af væv fra mennesker. Det vil gøre undersøgelser af potentielle lægemidler endnu mere klinisk relevante.

"Det kan blive et meget brugbart system til lægemiddelscreening, hvor man kigger efter effekter på organspecifikke tumorer eller undersøger effekter af lægemidlet på alle mulige andre sygdomme," siger Janine Erler.

"Modeling Metastatic Colonization in a Decellularized Organ Scaffold-Based Perfusion Bioreactor" er  udgivet i Advanced Healthcare Materials. Janine Erler modtog i 2016 støtte fra Novo Nordisk Fonden til projektet ”LOX mAB”.

Janine Erler is a Group Leader at BRIC, University of Copenhagen. She graduated as BSc with Honours in Molecular Genetics from the University of Susse...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020