Een Loughborough University Ph.D. student heeft nieuw inzicht gegeven in hoe borstkankercellen interageren met cellen in ons lichaam door een nieuw 3D-model te gebruiken.

Biochemicus Mj Brown, van de Sportschool, Bewegings- en gezondheidswetenschappen, heeft onderzocht hoe menselijke mesenchymale stamcellen (hMSC's) en borstkankercellen op elkaar inwerken en elkaars invasiviteit beïnvloeden - een concept dat wetenschappers eerder in verwarring bracht.

hMSC's worden aangetroffen in het beenmerg en zijn belangrijk voor het regenereren en repareren van beschadigde gebieden in het lichaam, omdat ze kunnen differentiëren in verschillende celtypen, inclusief degenen die bot maken, kraakbeen, spier en vet.

Kankeronderzoekers hebben hun aandacht gericht op hMSC's omdat ze van nature naar tumoren reizen wanneer ze in het lichaam verschijnen en interactie hebben met kankercellen.

Ze willen vooral weten of hMSC's kunnen interageren met cellen om 'secundaire borstkanker' te voorkomen, aangezien dit type kanker ongeneeslijk is.

Secundaire borstkanker treedt op wanneer kankercellen van een primaire tumor in de borst zich verspreiden naar nabijgelegen weefsels zoals de longen, botten en lever via het bloed of het lymfestelsel - een proces dat bekend staat als 'metastase'.

Hoewel hMSC's van nature aangetrokken worden tot deze 'invasieve' kankercellen, hoe de cellen op elkaar inwerken en elkaar beïnvloeden is onduidelijk en eerdere onderzoeksprojecten zijn onderverdeeld in hun resultaten, waarbij sommigen vinden dat hMSC's metastase bevorderen en anderen concluderen dat ze het verminderen.

Mj's onderzoek was gericht op MDA-MB-231, een type borstkankercellijn die bekend staat als extreem invasief.

Uit haar onderzoek bleek dat hMSC's de invasiviteit van MDA-MB-231 borstkankercellen drastisch verminderen.

En wat haar onderzoek bijzonder en anders maakt dan eerdere onderzoeken, is het feit dat ze een 3D-model heeft gebruikt.

De meeste wetenschappers kijken naar de interactie van kanker met cellen door tumoren te laten groeien bij muizen of door 2-D monolaagculturen te gebruiken - cellen die in een schaal worden gekweekt, vlak en naast elkaar, onder gecontroleerde omstandigheden.

Groeiende kankers in het lichaam (in vivo) van muizen is niet representatief voor wat er bij mensen gebeurt vanwege verschillen in de micro-omgeving, en de 2D-modellen hebben ook hun beperkingen omdat tumoren niet plat zijn, het zijn 3D- en tastcellen die overal om hen heen zijn, niet alleen die aan de zijkanten ervan.

Zoals Mj's Ph.D. begeleider dr. Mhairi Morris, die ook co-auteur was van de studie, beschrijft het, het modelleren van tumoren in 2D is als "voetballen liggend op de grond zij aan zij - mogelijk, maar rommel."

Dr. Morris is de leider van Loughborough voor de ontwikkeling van 3D-kankermodellen - op cellen gebaseerde modellen die in het laboratorium (in vitro) worden gemaakt.

door kanker in 3D te modelleren, kunnen onderzoekers zien hoe kankercellen interageren met alle celoppervlakken waarmee ze in contact komen, een nauwkeuriger beeld geven van wat er in het menselijk lichaam gebeurt.

Onder leiding van Dr. Morris en ook Dr. Liz Akam van Loughborough, een expert in hMSC's, Mj ontwikkelde een 3D-model waarmee ze de relatie tussen hMSC's en MDA-MB-231 borstkankercellen kon onderzoeken.

Ze creëerde 3D sferische tumoren door hMSC-cellen te mengen ('co-kweken') met de kankercellen en ze op te hangen aan het deksel van een weefselkweekschaal.

Toen de 'sferoïden' eenmaal waren gevormd, ze heeft ze ingebed in de geleiachtige matrix die de omgeving nabootst van borstkankercellen in het lichaam.

Mj observeerde de veranderingen van invasiviteit gedurende een periode van vijf dagen door de lengte te meten van de projecties die de cellen in de matrix staken - een bekende maatstaf voor celinvasie - en ontdekte dat de kankercellen minder invasief werden wanneer ze werden gemengd met de hMSC's.

Haar resultaten leveren nieuw bewijs voor de interactie tussen kankercellen en stamcellen in het lichaam en benadrukken de effectiviteit van 3D-modellen.

Mj's onderzoek is ook belangrijk voor wetenschappers die in het veld werken, omdat, terwijl de optimale co-cultuuromstandigheden worden bepaald om de sferoïden te creëren, ze vond de bron van serum - een supplement toegevoegd aan de celkweekmedia, die een mengsel van noodzakelijke eiwitten bevat, hormonen en andere groeifactoren die de celgroei bevorderen, hadden een significant effect op de groei van de onderzochte cellen.

Mj heeft haar bevindingen gepubliceerd in het tijdschrift Bioengineering in een paper met de titel "Determining Conditions for Succesvol Culture of Multi-Cellular 3-D Tumor Spheroids to Investigate the Effect of Mesenchymal Stem Cells on Breast Cancer Cell Invasiveness."

Ze zei over de studie:"Voortzetting van het onderzoeken van de interactie tussen hMSC's en kankercellen in 3D-systemen is nu essentieel om deze relatie en de impact van de micro-omgeving van de tumor op metastase beter te begrijpen.

"Het gebruik van 3D-modellen zoals degene die in deze studie is gebruikt, biedt de mogelijkheid om in vitro relaties te onderzoeken en nieuw onderzoek uit te voeren naar de mesenchymale stamcelgestuurde biochemische modulatie van borstkankercelmetastasen.

"Ik hoop dat mijn onderzoek ons ​​in staat stelt om de relatie tussen hMSC's en borstkankercellen beter te begrijpen om nieuwe therapeutische methoden te ontwikkelen om uitzaaiingen van borstkanker te voorkomen."

Mj bouwt al voort op haar onderzoek en onderzoekt nu de rol die beweging heeft op de relatie tussen hMSC's en borstkankercellen en of fysieke activiteit de invasiviteit nog verder kan verminderen.

Dr. Morris merkte op:"We zijn zo trots op Mj's harde werk en we zijn verheugd dat haar artikel in zo'n prestigieus tijdschrift wordt gepubliceerd.

"De toekomst van in vitro modellering is in drie - of meer! - dimensies en we zijn verheugd om onze unieke draai hieraan te geven - borstkankercellen samen met hMSC's te kweken en te zien welk effect oefening kan hebben op deze interactie."