Forskare vid University of Texas i Dallas har tagit fram en ny teknik för att isolera aggressiva celler som tros utgöra roten till många svårbehandlade metastaserade cancerformer - ett viktigt steg mot att utveckla nya läkemedel som kan rikta in sig på dessa celler.

"Vårt labb är intresserade av att hitta sätt att förhindra återfall av cancer, " sa Dr Jiyong Lee, biträdande professor vid institutionen för kemi och biokemi vid School of Natural Sciences and Mathematics vid UT Dallas. "Problemet är, inte alla cancerceller är lika.

"Det finns en liten population av cancerceller som är mycket mer aggressiva än andra - cancerstamceller, "Sa Lee. "Dessa ger upphov till sekundära tumörer, även efter att primärtumören har behandlats framgångsrikt. Cellerna är notoriskt svåra att hitta, än mindre utrota."

Lee och hans kollegor använde en tvåstegsprocess för att sortera igenom ett bibliotek med 40, 000 kemiska föreningar, letar efter någon som selektivt skulle binda till bröstcancerstamceller, isolera dem från vanliga bröstcancerceller.

Screeningprocessen identifierade fem föreningar, kallas ligander, som binder specifikt till cancerstamceller, och forskarna valde ut en av dem för närmare studier. Resultaten publicerades nyligen online i Kemi—A European Journal .

Även om liknande metoder har använts för att separera cancerceller från normala friska celler, Lee sa att resultaten markerar den första demonstrationen av en teknik som separerar cancerstamceller från andra cancerceller.

"Vi har närmat oss detta problem på ett nytt sätt, och för första gången har isolerat en ligand som binder specifikt till cancerstamceller, " han sa.

Hur cancer återkommer

Stamceller finns i olika vävnader i kroppen, och till skillnad från vanliga celler, som har en begränsad livslängd, de kan dela sig och förnya sig under långa perioder. De är också ospecialiserade, vilket betyder att när en av dem delar sig, de resulterande cellerna kan omvandlas till en annan celltyp. Till exempel, stamceller i benmärgen kan bli ben, fett eller blodkroppar.

Liknande, cancerstamceller - tros ligga i hjärtat av tumörer, underblåsa deras tillväxt – tros också vara ospecialiserade och kunna förnya sig själv tills de omvandlas till nya cancerceller. De mest effektiva behandlingarna för primärtumörer lämnar cancerstamceller oskadda. Även om en primär tumör behandlas framgångsrikt, cancerstamceller kan färdas obemärkt av immunsystemet genom blodomloppet för att så nya tumörer någon annanstans, en process som kallas metastaser.

Sådana sekundära tumörer kan dyka upp år senare och är ofta mer aggressiva och svårare att behandla.

Utmaningar med att rikta in sig på cancerstamceller

Många forskare, inklusive Lee, tror att dödande av cancerstamceller i en primärtumör borde eliminera den genom att ta bort dess förnybara källa av cancerceller, samtidigt som man förhindrar uppkomsten av nya cancerformer. Det finns för närvarande inga kliniskt bevisade läkemedel riktade mot cancerstamceller, han sa.

Utmaningen:Du måste hitta cancerstamceller innan du kan döda dem.

"Forskning inom detta område har varit svårt eftersom det har varit svårt att specifikt rikta in cancerstamceller, "Sa Lee. "Det finns begränsade metoder för att ens upptäcka dessa celler."

Experimenten

Att använda tillgängliga data om fysiska faktorer som skiljer cancerstamceller, Lees grupp inkuberade en blandning av både bröstcancerstamceller och icke-stamcancerceller tillsammans med 40, 000 små plastpärlor, var och en belagd med flera kopior av en ligand.

Efter två visningar, Lee identifierade en speciell ligand som han trodde var bunden till endast cancerstamcellerna och använde den för att separera dem från icke-stamcancerceller. För att bekräfta detta, han injicerade varje uppsättning celler i möss och övervakade djuren för tumörtillväxt.

"I cancerstamcellsgruppen, vi fick snabb tumörtillväxt och större tumörstorlek än vi såg i den vanliga cancercellgruppen, ", sa Lee. "Vi såg också ännu mer cancerstamcellsaktivitet, vilket hjälper till att förklara varför dessa tumörer var mer aggressiva.

"Det var också spännande att vi inte såg någon tumörtillväxt i gruppen som fick cancercellerna från vilka cancerstamcellerna hade tagits bort. Dessa data stöder uppfattningen att om man eliminerar cancerstamceller, du får tumördegeneration."

Möjliga tillämpningar

Lee föreställer sig att liganderna han identifierade används på flera sätt, inklusive terapi, diagnostik och bildbehandling.

"Den enklaste versionen av ett terapeutiskt medel skulle vara att fästa ett giftigt medel till liganden, som sedan skulle binda selektivt till och döda cancerstamceller, "Sa Lee. "Det skulle också vara fördelaktigt att anpassa dessa ligander till avbildningsmedel, vilket skulle lysa upp cancerstamcellerna hos en patient och hjälpa till att bestämma de bästa behandlingsalternativen.

"Den mest omedelbara ansökan, fastän, kommer sannolikt att använda vår teknik för att isolera cancerstamceller för vidare studier i labbet, samt ett läkemedelsutvecklingsverktyg."