De meeste sterfgevallen door kanker worden veroorzaakt door terugkerende of uitgezaaide tumoren. Conventionele therapieën richten zich op snel delende tumorcellen, maar zijn niet in staat om de zeer chemoresistente tumor-initiërende cellen (TIC's) uit te roeien, uiteindelijk verantwoordelijk voor terugval en verspreiding van de tumoren in andere delen van het lichaam. Een team van onderzoekers van het Center for Self-assembly and Complexity, binnen het Institute for Basic Science (IBS) de eerste fluorescerende sensor ontwikkeld om TIC's te visualiseren. Functioneel in de longen, centraal zenuwstelsel, melanoma, borst, nier, eierstok, dikke darm, en prostaatkankercelculturen, dit zou een nuttig hulpmiddel kunnen worden voor biopsievrije beoordeling na de behandeling en ontwikkeling van anti-TIC-geneesmiddelen. Het onderzoek is uitgevoerd in POSTECH (Pohang, Zuid-Korea), in samenwerking met het Agentschap voor Wetenschapstechnologie en Onderzoek (A*STAR, Singapore), en is gepubliceerd in Internationale editie van Angewandte Chemie .

In sommige gevallen, een minderheid van cellen die TIC's worden genoemd, of kankerstamcellen, zijn verantwoordelijk voor het opnieuw bevolken van de tumor na therapie. Hun stamcelachtige eigenschappen stellen hen in staat om een ​​pool van kankerstamcellen in de tumor te behouden, evenals om nieuwe rijpe tumorcellen te produceren. Hoewel er enkele TIC-targeting-antilichamen beschikbaar zijn, er is geen enkel universeel antilichaam dat alle soorten TIC's uit verschillende weefsels afdekt.

Door duizenden fluorescerende chemicaliën te screenen, het team ontwikkelde TiY, een sensor die selectief de TIC's van niet-kleincellige longkanker kleurde, die goed is voor ongeveer 85 procent van alle longkankers. Ze ontdekten dat TiY in staat is om TIC's te onderscheiden van niet-TIC's in verschillende menselijke longkankercellijnen en van patiënten afkomstige longtumoren.

Naast longkanker, TiY kan zich richten op TIC's in 28 soorten menselijke cellijnen die zijn afgeleid van het centrale zenuwstelsel, melanoma, borst, nier, eierstok, dikke darm, en prostaatkanker. "TiY heeft de kenmerken van een universele sonde, toepasbaar op verschillende soorten kanker, ongeacht de oorsprong van het weefsel, " legt CHANG Young-Tae uit.

De onderzoekers hebben ontdekt dat TiY zich bindt aan een intracellulair eiwit dat vimentine wordt genoemd. Een deel van het cytoskelet, vimentine geeft flexibiliteit en structuur aan de cel, maar het is ook een marker van epitheliale-mesenchymale transitie (EMT), wat wordt beschouwd als een cruciale gebeurtenis voor metastase in epitheliale tumoren. Het EMT-proces stelt cellen in staat zich los te maken van hun buren en een migrerend en invasief gedrag aan te nemen. Hoewel dit een normaal proces is in de embryogenese om nieuwe weefsels te bouwen, wanneer het in kankercellen voorkomt, genereert het metastase. Hoewel vimentine een bekende TIC-biomarker is en anti-vimentine-antilichamen beschikbaar zijn, deze kunnen levende cellen niet binnendringen, en kon dus niet worden gebruikt voor live TIC-detectie. Integendeel, TiY is een medicijnachtig klein molecuul met de unieke eigenschap om TIC's in vivo te detecteren zonder biopsie en levensvatbare TIC's te isoleren voor verder onderzoek.

In het labortorium, TIC's kunnen groeien als bolvormige structuren, de zogenaamde tumorbollen, gemakkelijk te herkennen onder de microscoop. De onderzoekers hebben ontdekt dat dit bolvormende vermogen direct wordt beïnvloed door vimentine, aangezien hogere concentraties TiY resulteerden in de remming van bolvorming. Bovendien, het team vergeleek TiY met een bekende vimentine-remmer, withaferin A (WFA) en merkte op dat TiY een sterkere selectiviteit heeft voor TIC's dan WFA, in vergelijking met toxiciteit voor normale cellen en niet-TIC-cellen.

Aanvullende experimenten toonden ook aan dat TiY de tumorgroei in het xenograft-model van muizen kan onderdrukken. Momenteel, studies voor een uitgebreide toepassing van TiY op een breder scala aan kankervoorbeelden zijn aan de gang, samen met screenings van anti-TIC-geneesmiddelenplatforms.