De flesta dödsfall i cancer orsakas av återkommande eller metastaserande tumörer. Konventionella terapier riktar sig mot snabbt delande tumörceller, men inte kan utrota de mycket kemoresistenta tumörinitierande cellerna (TICs), ytterst ansvarig för återfall och spridning av tumörerna i andra delar av kroppen. Ett team av forskare vid Centrum för självmontering och komplexitet, inom Institutet för grundläggande vetenskap (IBS) utvecklade den första fluorescerande sensorn för att visualisera TIC. Fungerar i lungorna, centrala nervsystemet, melanom, bröst, njur, äggstockar, kolon, och prostatacancercellkulturer, detta kan bli ett användbart verktyg för biopsifri bedömning efter behandling och utveckling av anti-TIC-läkemedel. Studien genomfördes i POSTECH (Pohang, Sydkorea), i samarbete med Agency for Science Technology and Research (A*STAR, Singapore), och publiceras i Angewandte Chemie International Edition .
I vissa fall, en minoritet av celler som kallas TIC, eller cancerstamceller, är skyldiga att återbefolka tumören efter behandling. Deras stamcellsliknande egenskaper gör det möjligt för dem att behålla en pool av cancerstamceller i tumören, samt att producera nya mogna tumörceller. Även om vissa TIC-inriktade antikroppar är tillgängliga, det finns inte en enda universell antikropp som täcker alla typer av TIC från olika vävnader.
Genom att screena tusentals fluorescerande kemikalier, teamet utvecklade TiY, en sensor som selektivt färgade TIC för icke-småcellig lungcancer, som står för cirka 85 procent av all lungcancer. De fick reda på att TiY kan skilja TIC från icke-TIC i olika humana lungcancercellinjer och patienthärledda lungtumörer.
Förutom lungcancer, TiY kan rikta in sig på TIC i 28 typer av mänskliga cellinjer som härrör från det centrala nervsystemet, melanom, bröst, njur, äggstockar, kolon, och prostatacancer. "TiY har egenskaperna hos en universell sond, gäller för olika typer av cancer oavsett vävnadens ursprung, " förklarar CHANG Young-Tae.
Forskarna har upptäckt att TiY binder till ett intracellulärt protein som kallas vimentin. En del av cytoskelettet, vimentin ger flexibilitet och struktur till cellen, men det är också en markör för epitelial-mesenkymal övergång (EMT), vilket anses vara en avgörande händelse för metastasering i epiteltumörer. EMT-processen tillåter celler att lossna från sina grannar och anta ett migrerande och invasivt beteende. Även om detta är en normal process i embryogenesen för att bygga nya vävnader, när det förekommer i cancerceller genererar det metastaser. Även om vimentin är en känd TIC-biomarkör och anti-vimentin-antikroppar finns tillgängliga, dessa kan inte komma in i levande celler, och kunde därför inte användas för live TIC-detektion. Tvärtom, TiY är en läkemedelsliknande liten molekyl med den unika egenskapen att detektera TICs in vivo utan biopsi och isolera livsdugliga TIC för vidare studier.
I labbet, TIC:er kan växa som sfäriska strukturer, de så kallade tumörsfärerna, lätt att känna igen under mikroskopet. Forskarna har upptäckt att denna sfärbildande förmåga är direkt påverkad av vimentin eftersom högre koncentrationer av TiY resulterade i hämning av sfärbildning. Dessutom, teamet jämförde TiY med en känd vimentin-hämmare, withaferin A (WFA) och observerade att TiY har en starkare selektivitet mot TIC än WFA, jämfört med toxicitet för normala celler och icke-TIC-celler.
Ytterligare experiment visade också att TiY kan undertrycka tumörtillväxten i möss xenograftmodell. För närvarande, studier för omfattande tillämpning av TiY på ett bredare spektrum av cancerexempel pågår, tillsammans med screeningar av anti-TIC-läkemedelsplattformar.
