Hur hjälper tumörens surhetsgrad cancer att spridas?
Genom att undersöka vad som händer med celler i sura regioner i tumörer har forskare upptäckt ny information om cancers invasivitet och spridning. Upptäckten kan leda till bättre behandlingar för aggressiva tumörer.
Forskare vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Cambridge fann att sura eller låga pH-tumörregioner förändrar genuttryck i cancerceller på ett sätt som gör dem mer aggressiva.
I ett papper som visas i tidskriften Cancerforskning, de beskriver hur de, genom att minska tumörsyran, kunde vända processen hos möss.
"Tumöracidos", säger den första studieförfattaren Nazanin Rohani Ph.D., som var postdoktor vid Koch Institute for Integrative Cancer Research vid MIT när hon slutförde arbetet, "ger upphov till uttryck för molekyler som är involverade i cellinvasion och migration.
"Denna omprogrammering, som är ett intracellulärt svar på ett fall i extracellulärt pH, ger cancercellerna möjligheten att överleva under lågt pH-förhållanden och sprida sig."
Metastas och tumörmiljö
Metastas är den komplexa processen genom vilken cancerceller blir rörliga, lossnar från primära tumörer, invaderar närliggande vävnad, migrerar och sedan sätter upp sekundära tumörer i andra delar av kroppen.
Cirka 9 av 10 av alla dödsfall i cancer ”är relaterade till metastaser.” Utan metastasering skulle cancer vara en mycket mer hanterbar och mindre allvarlig sjukdom.
Det fanns en tid då forskare trodde att potentialen för tumörer att metastasera bara berodde på förändringar av cancerceller.
Sedan dess har forskare dock lärt sig att den ”maligna progressionen av cancer” också beror på att cancerceller deltar i ett ”invecklat nätverk av interaktioner” med andra delar av vävnaden som omger dem, eller tumörmikromiljön.
Det finns nu en god förståelse bland forskare att tumörer inte bara är samlingar av multiplicerade cancerceller utan "levande enheter", som består av många olika typer av celler. Faktum är att tumörvävnadens komplexitet "till och med kan överstiga" komplexiteten hos friska vävnader.
Studien som Dr. Rohani och hennes kollegor genomförde bidrar till den ökande kunskapen om tumörmikromiljöer och deras bidrag till metastaser.
Kartläggning av tumörens surhet
Tidigare forskning hade redan visat att surhet i tumörmikromiljön hade en kraftfull effekt på cancerinvasivitet. Det som emellertid inte var klart var hur surt det var i en tumör och hur det kan förändra gener för att göra tumörceller mer invasiva.
Före den nyligen genomförda studien var den rådande uppfattningen att hög surhet i tumörer uppträdde huvudsakligen i syresvälta områden med dålig blodtillförsel.
För sin undersökning använde MIT-forskarna en "pH-sond" för att kartlägga surhet i bröstcancertumörer hos möss.
När pH-sonden detekterar en cell i en sur miljö sätter den in en liten proteinmolekyl i cellens membran. På detta sätt kan forskarna märka och identifiera celler i sura områden i tumörerna.
Till sin förvåning fann teamet att sura regioner inte bara fanns i hypoxiska eller syresvälta fickor inuti tumörer. Ytorna på tumörer - där de ansluter sig till stroma, eller ”strukturell vävnad” som omger dem - innehöll också sura områden.
Denna upptäckt antydde att syresvält inte var huvudorsaken till surhet i tumörer. Vid närmare undersökning fann forskarna en annan orsak till mikromiljöns surhet vid tumörytan.
Minskar tumörens surhet
Det verkade som att metabolismen av många av cellerna på brösttumörernas yta hade förändrats till aerob glykolys. Denna typ av ämnesomsättning producerar mjölksyra, vilket gjorde tumörens mikromiljö surare.
I dessa sura tumörytoregioner hade cellerna förändrat sina gener för att sätta på processer som gynnar invasion och metastasering.
De aktiverade generna inkluderade en som är involverad i embryoutveckling och producerar ett protein som hjälper cellmigrering via blodomloppet. En annan var en som gör tumörceller mer förmåga att tränga igenom deras omgivande vävnad.
I en annan uppsättning experiment fann teamet att minskningen av surhetsgraden i tumörmikromiljön gav genuttrycken nästan tillbaka till det normala.
Forskarna minskade tumörsyran hos mössen genom att tillsätta natriumbikarbonat i deras dricksvatten. Andra studier har också funnit att detta minskar metastaser hos möss.
Seniorstudieförfattare Frank B. Gertler, som är professor i biologi vid MIT, säger att människor inte tolererar natriumbikarbonat, och det skulle därför inte vara en lämplig potentiell behandling för dem.
"Andra metoder som mer fokuserar på försurning kan vara av stort värde."
Prof. Frank B. Gertler
