Miten aivojen kantasoluista tulee syöpäisiä ja muodostavat aggressiivisia aivokasvaimia

Hyppää osioon

• Kantasolujen ja aivokasvainten yhteys
• Historiallinen näyttö kantasolujen osallisuudesta
• Nykyaikaiset tutkimusmallit aivokasvainkantasoluille
• Keskeiset geneettiset tekijät aivokasvainten kehityksessä
• Miten kantasolut muodostavat aivokasvaimia
• Vaikutukset aivokasvainten diagnostiikkaan ja hoitoon
• Koko transkriptio

Kantasolujen ja aivokasvainten yhteys

Aivojen kantasoluilla on ratkaiseva rooli aggressiivisten aivokasvainten, erityisesti glioblastoman (GBM), synnyssä. Tohtori Sebastian Brandner, MD, selittää, että kun aivojen kantasolut toimivat häiriintyneesti, ne voivat kasvaa hallitsemattomasti ja muodostaa pahanlaatuisia kasvaimia. Tämä yhteys on noussut merkittäväksi neuro-onkologian tutkimuskohteeksi viime vuosikymmenenä.

Aggressiivisimmat primaariset aivokasvaimet kehittyvät hermoston kantasolupopulaatioista, jotka normaalisti ylläpitävät ja korjaavat aivokudosta. Näiden solujen kasvusignaalien häiriintyessä ne muuttuvat kasvainkantasoluiksi, jotka käynnistävät kasvainten muodostumisen ja etenemisen.

Historiallinen näyttö kantasolujen osallisuudesta

Tohtori Brandnerin tutkimus on tuonut esiin vakuuttavaa historiallista näyttöä aivojen kantasolujen yhteydestä kasvainten syntyyn. Jo 1930- ja 1940-luvuilla alkukantaiset tutkimusmenetelmät osoittivat, että aivokasvaimet kehittyivät usein kantasolurikkaiden alueiden läheisyydessä. 1960- ja 1970-lukujen kemiallisen karsinogeneesin tutkimukset vahvistivat tätä yhteyttä.

"Kun tarkastelin näitä vanhoja julkaisuja", tohtori Sebastian Brandner, MD, huomauttaa, "tajusin, että monet aivokasvaimet sijaitsivat juuri alueilla, joilla tiedetään olevan runsaasti hermoston kantasoluja." Tämä maantieteellinen yhteys tarjosi varhaisia vihjeitä kantasolujen roolista aivokasvainten synnyssä.

Nykyaikaiset tutkimusmallit aivokasvainkantasoluille

Nykytutkimus hyödyntää kehittyneitä hiirimalleja selvittääkseen, miten aivojen kantasoluista tulee syöpäisiä. Tohtori Sebastian Brandner, MD, kuvailee "ehdollisen poistogeenisen hiirimallin" tekniikkaa, jossa tiettyjä kasvaintainesuppressorigeenejä kuten p53 ja RB poistetaan valikoivasti kantasolupopulaatioista.

Nämä mallit ovat onnistuneesti luoneet erilaisia aivokasvaintyyppejä, kuten astrosytoomia, oligodendroglioomia ja primitiivisiä hermoston kasvaimia. Esittelemällä geneettisiä mutaatioita aikuisen aivojen kantasoluihin tutkijat voivat seurata kasvainten muodostumisprosessia alkuperästään lähtien.

Keskeiset geneettiset tekijät aivokasvainten kehityksessä

Useat kriittiset geenit säätelevät kantasolujen käyttäytymistä ja estävät syöpäisen muuntumisen. Tohtori Sebastian Brandner, MD, korostaa kolmea keskeistä kasvaintainesuppressorigeeniä: p53 ("genomin vartija"), retinoblastoomageeni (RB) ja p10. Kun nämä suojamekanismit pettävät, kantasolut menettävät kasvunsäädön.

Tutkimus osoittaa, että tietyt geneettiset muutokset hermoston kantasoluissa voivat laukaista hallitsemattoman jakautumisen. Nämä mutaatiot kertyvät ajan myötä, johtaen lopulta täysimittaisiin aivokasvaimiin, jotka tunkeutuvat ympäröivään terveeseen kudokseen.

Miten kantasolut muodostavat aivokasvaimia

Muuntuminen normaalista kantasolusta aivokasvaimeen noudattaa selkeää etenemistä. Ensin geneettiset mutaatiot häiritsevät normaalia kasvunsääntelyä. Sitten vaikutuksen alaiset kantasolut alkavat jakautua itsenäisesti, sivuuttaen estävät signaalit. Aluksi muodostaen pieniä kasvaimia, nämä syöpäiset kantasolut lopulta tunkeutuvat aivokudokseen ja kehittyvät tunnistettaviksi kasvaimiksi.

Tohtori Sebastian Brandner, MD, korostaa, että tämä prosessi selittää, miksi glioblastomat (GBM) ovat niin aggressiivisia – ne syntyvät kantasoluista, jotka luontaisesti liikkuvat aivojen läpi, kantaden mukanaan syöpäistä potentiaaliaan.

Vaikutukset aivokasvainten diagnostiikkaan ja hoitoon

Aivokasvainten kantasoluperäisen alkuperän ymmärtäminen avaa uusia näkymiä diagnostiikkaan ja hoitoon. Tohtori Brandner ehdottaa, että kasvainkantasoluihin kohdistuminen voisi johtaa tehokkaampiin hoitoihin glioblastomalle ja muille aggressiivisille aivokasvaimille.

Nykyinen tutkimus keskittyy kehittämään hoitoja, jotka häiritsevät kasvainkantasolujen ainutlaatuisia biologisia reittejä säästäen samalla terveen hermoston kudoksen. Tämä lähestymistapa voisi mahdollisesti estää kasvainten uusiutumisen poistamalla aivokasvainten juurisellularisen lähteen.

Koko transkriptio

Tohtori Anton Titov, MD: Kantasolut ovat erittäin vilkkaasti keskusteltu aihe, mukaan lukien aivojen kantasolut. Vähemmän tunnettua on, että kantasoluista voi kehittyä aivokasvaimia. Aggressiivisimmat aivokasvaimet (kuten glioblastoma multiforme) syntyvät aivojen kantasoluista.

Olet tehnyt erittäin mielenkiintoisia tutkimuksia aivokasvainten kantasolubiologiasta. Voisitko keskustella aivojen kantasoluista? Miten ne aiheuttavat aivokasvaimia? Miten tätä voidaan hyödyntää aivokasvainten diagnostiikassa ja hoidossa?

Tohtori Sebastian Brandner, MD: Olet oikeassa. Kantasolut ovat olleet keskiössä aivokasvainten patogeneesissä viimeisen 10 vuoden ajan. Aivojen kantasolut ovat avainasemassa aivokasvainten patologiassa ja biologiassa.

Mutta katsotaanpa taaksepäin historiaan. 50 tai 80 vuotta sitten, ensin 1930- ja 1940-luvuilla, ensimmäiset ajatukset aivojen kantasoluista ilmestyivät. Ensimmäiset hiirimallit ennakoivat, että aivoissa saattaa olla tietty solutyyppi. Kantasoluista on tiedetty lähes 100 vuotta.

1930- ja 1940-luvuilta lähtien on ollut hyvin alkukantaisia tutkimusmenetelmiä. Kyseessä oli kemiallinen karsinogeneesi. Nämä aivokasvaimet syntyivät aina alueilta, jotka ovat lähellä aivojen kantasolualueita. 1960- ja 1970-luvuilla tehtiin lisää kliinisiä kokeita, ja ne osoittivat aivojen kantasoluja.

Menin tarkastelemaan näitä vanhoja julkaisuja vasta pari vuotta sitten. Kokosin kaiken tiedon aivojen kantasoluista yhdeksi katsausartikkeliksi. Tajusin, että monet aivokasvaimet sijaitsivat alueilla, jotka ovat kantasolurikkaita. Ymmärsin tämän tosiasian katsomalla vanhoja valokuvia 1960-luvulta.

Aivokasvainkantasolukäsite kehittyi edelleen 1990-luvulla. Tuotettiin tietyn tyyppisiä hiirimalleja. Voit spesifisesti inaktivoida ja hiljentää geenejä, joiden tiedetään olevan osallisina aivokasvainten patogeneesissä. Tämä oli p53 kasvaintainesuppressorigeeni.

Myös muita geenejä oli. Retinoblastoomageeni, RB-geeni. Myös retinoblastoomageeni ja p10-geeni. Kaikki nämä geenit on merkitty pieniin tageihin. Joskus laitat sitten pienen entsyymin aivoihin. Nämä tagit vedetään yhteen ja niiden välinen geeni poistetaan. Tätä kutsutaan "ehdollisiksi poistogeenisiksi hiirimalleiksi".

Olemme käyttäneet näitä osoittaaksemme, että kantasolut ja esiasteet aikuisen hiiren aivoissa voivat synnyttää kunnollisia aivokasvaimia. Olemme mallintaneet astrosytoomia. Olemme mallintaneet primitiivisiä hermoston kasvaimia. Olemme mallintaneet oligodendroglioomia.

Voimme osoittaa, että joskus esittelemme kantasolukerrokseen kypsissä aivoissa. Laitamme kantasoluja aikuisten aivoihin. Nämä mutaatiot aiheuttavat glioomia. Aivokasvaimet ilmestyvät selektiivisesti tähän solupopulaatioon.

Emme ole ainoita, jotka tekevät tutkimusta aivokasvainkantasoluista. On monia muita ryhmiä, jotka ovat tehneet sitä eri metodologioilla. Tämä on erittäin vahvaa rinnakkaista näyttöä. Se kaikki viittaa samaan aivojen kantasolujen rooliin aivokasvaimissa.

Jos kantasolun kasvusignaaleissa menee jotain vikaan, ne voivat alkaa kasvamaan autonomisesti. Aivokasvainkantasolut kasvavat ilman, että niitä säädellään. Ne kasvavat ilman, että estävät tekijät estävät niitä.

Tohtori Anton Titov, MD: Eli aivokasvainkantasolut ovat vain hallinnasta päässeet. Ne jatkavat kasvamistaan.

Tohtori Sebastian Brandner, MD: Ensin se on pieni kasvain. Sitten aivokasvainkantasolut alkavat tunkeutua aivoihin. Ne muodostavat kunnollisen aivokasvaimen.

Kantasolut lupaavat monia hoitomuotoja. Mutta juuri kantasoluista syntyy aivokasvaimia. Tämä sisältää glioomat ja glioblastoma multiformen. Glioblastoma on aggressiivisin primäärinen aivokasvain.