Mark Matthewman Long-term proliferating cells and their role in

Mark Matthewman
Long-term proliferating cells and their role in cancer
Determination of somatic and cancer stem cell self-renewing symmetric division rate
using sphere assays.
The article “Determination of somatic and cancer stem cell self-renewing symmetric
division rate using sphere assays”, which appeared in the January edition of PLoS
One, contains a mathematical model to quantify long-term proliferating cells. The
leading author is Loic P. Deleyrolle. By using neurosphere assays (NSA), it was
possible to derive the rate of LTP cell self-renewing symmetric division. Several types
of cancer contain cells exhibiting stem-like cell features. The mathematical model
was used to compare cancer stem-like cell self-renewing symmetric division
frequency and tumor progression between several adult human glioblastoma
multiforme and breast tumor cell lines grown in the NSA conditions. The disease
progression was directly and inversely correlated with the self-renewing symmetric
division rate of the LTP cancer cells. Hence, the method can be used to detect and
grade the occurrence of the LTP cancer cells and to study their contribution to the
therapy resistance of the tumor.
Mark Matthewman
Contact: Number/address/Fax/email
Felicitas Hochhauser
New discovery about UV-induced skin cancer
Study unveils role of bone marrow-derived cells
In a study realized by Ando S it was determined whether skin CSCs (cancer stem
cells) originate from BMDCs (bone marrow-derived cells).
For the experiment a mouse model of UVB-induced skin squamous cell carcinoma
(SCC) was used. The marker expressions of labeled BMDCs with -galactosidase (Gal) or green fluorescent protein (GFP) that differentiated into keratinocytes in skin
SCC was evaluated.
The existence of bone marrow-derived keratinocytes in the UVB-irradiated skin was
explained to be the result of transdifferentiaton, not fusion. BMDCs are recruited to
the UVB-damaged skin and transdifferentiate into epidermal keratinocytes to
reconstitute the skin.
However, there could not be found any evidence of clonal BMDC expansion in the
UVB-irradiated mice skin and thus BMDCs express no epidermal stem cell markers.
Most of the BMDCs in SCC lesions were tumor-infiltrating hematopoietic cells.
The results indicate that BMDCs are not a major source of malignant keratinocytes in
UVB-induced SCC.
contact:
Felicitas Hochhauser
anselm bründlmayer Vienna, October 14th , 2013
Does consuming broccoli
prevent breast cancer?
Study displays breast cancer-inhibiting effects of Sulforaphane, a
natural compound of broccoli
Under the guidance of Yun Li, the University of Michigan conducted a
study researching the effects of the broccoli component Sulforaphane on
breast cancer cells. In previous publications it had been suggested that
carcinogen tissue is initiated and maintained by its small subpopulation,
the cancer stem cells. In this study the impact of Sulforaphane on cancer
stem cells was tested both in vitro (in breast cancer cell cultures) and in
vivo (in mice). After the treatment, the number of breast cancer cell
clusters (mammospheres) decreased by 45-75%. A diminish in
mammosphere size was also detected. The implanted tumour tissue in
murine fat pads lost half of its size following the Sulforaphane treatment.
It was observed that the recurrence of cancer growth after secondary
implantation occured earlier and more frequent among the untreated
control group. These results indicate a strong efficacy of Sulforaphane
regarding potential breast cancer stem cell therapies.
References:
Li Y, Zhang T, Korkaya H, Liu S, Lee HF, Newman B, et al. Sulforaphane,
a dietary component of broccoli/broccoli sprouts, inhibits breast cancer
stem cells. Clinical cancer research : an official journal of the American
Association for Cancer Research. 2010;16(9):2580-90.
Department of Pharmaceutical Sciences, College of Pharmacy, University
of Michigan
Ann Arbor, MI 48109, USA. Beatrice Kahl
Medizinische Universität wien
Wien, 12.10.2013
Hypoxie vermehrt
Krebsstammzellen
Chinesisches
Forscherteam
veröffentlichte
am
21.2.2013
neueste
Erkenntnisse zum Thema: Interaktion zwischen Krebsstammzellen und
Mikroumgebung
Der Forscher Pengcheng Li aus Chongqing, China, hat mit seinem Team mittels einer
Vielzahl unterschiedlicher Mess-und Analyseverfahren (Durchflusszytometer, MTT-Assay,
Echtzeit-PCR), den Einfluss von Hypoxie auf Krebsstammzellen und Krebszellen in
Glioblastomen untersucht.
Bisher war bereits bekannt, dass sich Krebsstammzellen bevorzugt in sauerstoffarmen
Nischen befinden;
nicht allerdings, dass Hypoxie die Stammzelldifferenzierung (u.a. über HIF-1alpha) hemmt,
Selbsterneuerung und Migration fördert und den Prozentsatz an Zellen in der Ruhephase
erhöht.
Auch die typischen Stammzellmarker Nestin und CD133 wurden vermehrt exprimiert,
während der Stammzelldifferentierungsmarker GFAP sich stark reduzierte.
Folglich schlossen die Forscher aus ihren Beobachtungen, dass die Hypoxie sogar eine
Dedifferenzierung von bereits differenzierten Tumorzellen bewirken könnte. Das bedeuteti,
dass Hypoxie sowohl eine vermehrte Migration als auch eine Zunahme der Krebsstammzellen
bewirken würde. Dies ist ein weiterer wichtiger Baustein zur Aufklärung der Interaktion von
Krebsstammzellen mit ihrer Mikroumgebung.
Der nächste Schritt des Forscherteams ist der Versuch aufzuklären, ob diese Prozesse auch in
vivo zu beobachten sind.
Influence of hypoxia on migration of U87 cells. A: U87 cells migrating the upper well after normoxia treatment for 24 h; B: U87 cells migrating the upper well after hypoxic treatment (1% O2) for 24 h; C: Comparison of cells migrating the upper well under normoxia and hypoxic conditions for 2, 12 and 24h (*P<0.05).1
Influence of hypoxia
expression in x01GBM
x01GBM under hypoxic
cells following hypoxic
with the control group
on CD133 expression in glioma cells. A: CD133
under normoxia condition; B: CD133 expression in
condition for 48 h; C: the proportion of CD133 positive
treatment (1% O2) increased significantly when compared
1.
(*P<0.05, **P<0.01).
Dorothea Holter Die Autoren haben ausdifferenzierte Fibroblasten durch Transformation mit Telomerase, H‐Ras V12 und Ausschalten von p53 und pRB in vitro onkogen reprogrammiert, also die Zellen unsterblich gemacht, ein Onkogen hinzugefügt und zwei Tumorsuppressorwege ausgeschaltet. Diese Zellen haben nach Injektion in immunschwachen Mäuse heterogene Tumore mit einer kleinen Menge primitiver multipotenter Zellen, die alle Merkmale von Krebsstammzellen aufweisen, hervorgerufen. In mehreren Tumoren wurden Marker für verschiedenartig ausdifferenzierte Zellen gefunden, jedoch in keinem Tumor Marker für alle Arten von ausdifferenzierten Zellen. Das bedeutet dass die onkogenen Fibroblasten in vivo in verschiedene Richtungen ausdifferenzieren können. Die Reprogrammierung dieser Zellen hat Parallelen mit dem Mechanismus, mit dem iPSc (induzierte pluripotente Stammzellen) erzeugt werden, ist aber nicht dasselbe. Das experimentelle System, dass in dieser Arbeit beschrieben wird, ist nach Ansicht der Autoren geeignet, Krebsstammzellen in vitro herzustellen und im Detail molekular zu untersuchen. Sebastian Nachbargauer Hypoxie als einer der auslösenden Faktoren
der Umwandlung vom epithelialen zum
mesenchymalen Phänotyp von Krebszellen und
folglich als Risikofaktor für Metastasierung
identifiziert
Mesenchymale Eigenschaften sind charakteristisch für Tumorstammzellen.
2012 bewies das Team von Professor Herr am Universitätsklinikum Heidelberg,
dass Hypoxie die Expression von mesenchymalen Proteinen begünstigt. Dazu
zählen unter anderem die hypoxieinduzierten Faktoren (HIF), Zeb1 und
Vimentin. Hingegen kommt es zur Hemmung von p53, E-Cadherin und diversen
Zell-Zell Kontakten. Dazu wurden Tumorzellen aus metastasierendem
Pankreasgewebe isoliert und unterschiedlich lange mit sauerstoffarmen Gas
behandelt. Diese Tumorstammzellen verfügen weiters über eine hohe
Therapieresistenz. Versuche zeigen, dass Hypoxie die Stimulation von
Krebsstammzellen begünstigt. Allerdings ist unklar, ob diese bereits
vorhanden sind, oder dadurch erst entstehen. Beobachtungen mit
Immunfluoreszenzmikroskopen zeigen, dass es unter Hypoxie zur verstärkten
Bildung von stammzelltypischen Proteinen kommt, etwa CD133. Außerdem
zeigen "aggressive" Krebsstammzellen unter Sauerstoffmangel eine erheblich
erhöhte Migrationsaktivität. Ähnliche Effekte wurden auch bei
Tumorstammzellen aus anderen Gewebstypen beobachtet. Aufgrund dieser
Erkenntnisse sind manche Krebstherapieformen, zum Beispiel mit
Angiogenesehemmern, zu hinterfragen. Außerdem erschließen sich neue
Grundlagen zur Inhibition von Metastasierung.
Wien am 11.10.2013; Text verfasst von Sebastian Nachbargauer
Lisa Frühwald
Neue Errungenschaften in der Erforschung des Krebsstammzell Transkriptionsfaktors Oct1 Utah, 8.11.2012, ein Forschungsteam hat neue Erkenntnisse in der Krebsstammzell Forschung rund um den Transkriptionsfaktor Oct 1 gewonnen. Oct1 soll ein entscheidender Faktor für zukünftige Therapieansätze sein. Mit diversen Methoden (zum Beispiel indirekte Immunofluoreszenz, Durchflusszytometrie, …) unterstrichen sie ihre Hypothese, dass Oct1 ein wichtiger Transkriptionsfaktor ist, der das adulte Stammzellen Erscheinungsbild reguliert. Resultate waren unter anderem eine Verbindung zwischen erhöhter Oct1 Protein Anzeige und Epithel Stammzellen (zum Beispiel in Colonzellen, kleinen Intestinum Krypten). Weiteres fanden sie heraus, dass Oct1 mit verschieden Stammzellmarkern (zum Beispiel CD24, CD44, ALDH1) in bösartigen Primärzellen korreliert. Darüberhinaus kontrolliert Oct1 Stammzellmarker aus verschieden Tumorstammzellen und auch die Häufigkeit von Tumor „Engraftment“. Bemerkenswert, als man Oct1 ausschaltete gingen auch die anderen Parameter und die Tumor initiierende Frequenz zurück. Genau den gegenteiligen Effekt sah man bei Vermehrung der Oct1 Faktoren. Zusammenfassend, ist man wieder ein Stück weiter, bei der Erforschung des Mechanismus zwischen somatischen Stammzellen und Krebs, gekommen. Philipp Arzl 1047289
Ein chinesisches Forscherteam aus Taiwan untersuchte kürzlich in einer Studie
die möglichen Ursachen für Krebsentstehung. Dazu wurden 2 bekannte
Tumorsuppressorgene, nämlich HIC 1 sowie RassF1A, epigenetisch durch
geziehlte Methylierung abgeschalten. Die Studie sollte zeigen ob derart
veränderte Stammzellen bereits Krebseigenschaften zeigen und in der Lage sind
auch in vivo einen Tumor zu bilden. Und tatsächlich sprechen die Ergebnisse
eine deutliche Sprache. Stammellen in die die entsprechenden Gene in künstlich
methylierter Form eingebracht worden waren zeigten viele Auffälligkeiten die
mit Krebs in Verbindung stehen. Die Zellen wurden unabhängig vom Kontakt
zum umliegenden Gewebe, zeigten erhöhte Proliferation sowie
Migrationsfähigkeit und Resistenz gegen zellschädigende Stoffe. Außerdem
bildeten die Zellen, sofern man sie immunsuppremierten Mäusen inizierte,
ausnahmslos auch tatsächlich in vivo Tumore aus. Damit kann als gesichert
gelten, dass ein Silencing dieser beiden Gene zur Zellentartung führt.
Vermutlich ist auch gerade ihre kombinierte Ausschaltung essentiell in vielen
Krebsarten.
Julia Kirchbacher CD133 als potentieller prognostischer Marker für das Non‐Small‐Cell‐Lung Karzinom Studien anderer Fachgebieten berichteten bereits über das Oberflächen‐Glykoprotein CD133 und seine Rolle als Krebsstammzell‐Marker. Er wird als mögliche Ansatzstelle für Krebstherapien und Krankheitsprognosen angesehen. In dieser Studie versucht Hidenori Mizugaki und sein Team, CD133 als möglichen prognostischen Marker in Non‐Small‐Cell‐Lung Karzinomen zu untersuchen. Die 161 Proben unterschiedlicher pathologischer Stadien (I‐IV) wurden zwischen 1982‐1994 am Hokkaido Universitätsspital entnommen. CD133 wurde mit immunohistochemischer Färbung über einen polyclonalen Antikörper nachgewiesen. Das Protein konnte gehäuft in Tumoren der Stadien II‐IV nachgewiesen werden. In allen untersuchten Stadien (I‐IV) hatten Patienten mit einem positiven CD133‐Nachweis eine geringere Überlebensdauer als bei einem negativen Nachweis. Es wurde keine Korrelation mit anderen einbezogenen klinisch‐pathologischen Faktoren festgestellt. Weiters wurde die Rolle von CD133 als Stammzell‐Marker untersucht. Diese konnte nicht belegt werden. Die Analyse in Kombination mit anderen Markern wird vorgeschlagen. Die Autoren sehen CD133 jedoch als sinnvollen Marker für die Überlebenschance und den Krankheitsverlauf bei Non‐Small‐Cell‐Lung Karzinomen an. Sophie Mayer Abstract In einer Studie, die im August dieses Jahres in PLoS One publiziert wurde, wurden die Auswirkungen von Isothiocyanaten auf Lebertumore getestet. Isothiocyanate sind chemische Verbindungen, die in Kreuzblütlern wie zum Beispiel Kohl oder Senf vorkommen. Die Autoren Evelyn Lamy, Anke Hertrampf und weitere Wissenschaftler der Universität Freiburg führten eine Versuchsreihe an in vitro gezüchteten menschlichen Leberzellen sowie eine an lebenden Mäusen durch. Die Behandlung mit 4‐methylthiobutyl Isothiocyanat (MTBITC) brachte dabei die Leberkrebszellen zum Absterben, während gesunde Leberzellen unbeeinflusst blieben. Zusätzlich wurden auch Krebsstammzellen, die bei normaler Chemotherapie oft überleben spätestens nach einer Behandlung von 72 Stunden zur Apoptose gebracht. Die Autoren konnten außerdem zeigen, dass das Endergebnis vom p53 Status der Zelle unabhängig ist, obwohl die Wirkung bei Inaktivierung zeitlich verzögert einsetzt. Auch bei den Experimenten an Mäusen wurden ähnliche Ergebnisse gemessen. Laut den Autoren wären daher weitere Forschungen in diese Richtung angebracht. Wien, am 13.10.2013
Neue Erkenntnisse über die Wirkung mesenchymaler Stammzellen
in Lungentumoren
Wissenschaftler führen die unterschiedliche Wirkung mesenchymaler Stammzellen
auf das Wachstum von Lungenkarzinomen in vivo und in vitro auf die Heterogenität
der Tumore zurück
Während mesenchymale Stammzellen in vitro das Wachstum von Lungentumorzellen
hemmen, führen diese in vivo zu einer Erhöhung des Tumorwachstums. Wissenschaftler
führten nun die unterschiedliche Wirkung von mesenchymalen Stammzellen in vivo und in
vitro auf die Heterogenität der Tumorzellpopulation und dem damit verbundenen
unterschiedlichen Selbsterneuerungspotential der Tumorzellen zurück.
In einer Studie isolierten Wissenschaftler mesenchymale Stammzellen aus dem
menschlichen Knochenmark und beobachteten deren Wirkungen auf die LungenkrebsZelllinien A549 und H446, sowie auf daraus isolierte CD133+ Zellen. Diese weisen Studien
zufolge stammzellenähnliche Eigenschaften und ein hohes Selbsterneuerungspotential auf.
Die mesenchymale Stammzellen hemmten das Zellwachstum von beiden Zelllinien in vitro,
während sie es in vivo signifikant förderten und bestätigten somit bisherige
Studienergebnisse. In den isolierten CD133+ Zellen der beiden Zelllinien bewirkten die
mesenchymalen Stammzellen jedoch eine Förderung des Tumorzellenwachstums in vitro.
Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass die unterschiedliche Wirkung von mesenchymalen
Stammzellen in vitro und in vivo auf die zellwachstumsfördernde Wirkung der
mesenchymalen Stammzellen auf CD133+ Zellen zurückzuführen ist.
Kontaktdaten: Astrid Zeiner, Florian Trauner
Wien, 13.10.2013
Mögliche Herkunft der Krebsstammzellen entdeckt Forscher der Universität Pennsylvania haben möglichen Weg der Krebsstammzellgenese bei Melanomen entdeckt Die Forscher, allen voran Suresh M. Kumar vom Department of Pathology and Labarotory Medicine, University of Pennsylvania, veröffentlichten im November 2012 im Journal Oncogene ihre Forschungsergebnisse über Melanomzellen, die über induzierte Expression des Oct4‐Gens, eines Transkriptionsfaktors, zu Stammzell‐ähnlichen Krebszellen dedifferenzieren. Selbiges wurde durch transmembrane Gabe des Oct4 Proteins erreicht. Diese Oct4‐manipulierten Melanomzellen zeigten erhöhte Selbsterneuerungs‐Kapazität und expremierten mehrere Krebsstammzellen‐Marker, beispielsweise CD133 und ABC‐Proteine, jedoch keine Marker für Epithelial‐mesenchymale Transition. Gezeigt wurde dies in vitro durch eingehende Versuche mit den Oct4‐manipulierten Krebszellen. Sie proliferierten deutlich schneller als unbehandelte Melanomzellen und waren resistenter gegen Zytostatika wie Cisplatin. In vivo wurde die erhöhte Tumorigenität und Fähigkeit Metastasen auszubilden der durch Oct4 dedifferenzierten Zellen an Mäusen bewiesen. Diese Eigenschaften wurden sowohl in erster als auch zweiter Xenotransplantation gezeigt. Die durch Hypoxie angeregte Oct4‐Expression ist auch notwendig, um die Stammzelleigenschaften der Melanomzellen aufrecht zu erhalten, was als Therapieansatz bedeutsam sein könnte. Revolutionäre Entdeckung bei Brustkrebstherapie
Cisplatin erhöht Chancen auf Heilung
Perth. Die Forscherin Praseetha Prabhakaran und ihr Team der University of Western
Australia, Perth, konnten in ihrer Studie die beachtlich positive Wirkung von Cisplatin
auf die chemotherapeutische Behandlung des Mammakarzinoms nachweisen.
Bustkrebs ist weltweit der meist verbreitete Krebs unter Frauen und endet nicht selten
tödlich. Grund dafür sind einerseits Resistenzen der Tumorzellen gegen eingesetzte
Chemotherapeutika, andererseits die Tatsache, dass stets differenzierte Tumorzellen
auf verabreichte Zytostatika reagieren und sich durch diese vernichten lassen.
Undifferenzierte Krebs-Stammzellen können weiter proliferieren und, oft erst nach
Jahrzehnten, zur Bildung von Metastasen führen. Das Zytostatikum Cisplatin, bisher
angewandt in der Behandlung von Bronchial- und Ovarialkarzinomen, hemmt nicht nur
die Proliferation von Brustkrebs-Stammzellen, sondern führt, wie die Ergebnisse der im
Juni 2013 veröffentlichen Studie zeigen, zur Differenzierung der Krebs-Stammzellen,
welche sodann gezielt chemotherapeutisch vernichtet werden können. Das bedeutet,
dass die Chancen auf lebenslange Heilung des Mammakarzinoms exorbitant steigen.
Veronika Schmidt, 13.10.2013
Theresia Steinkellner Wien, 13.10.2013 [email protected] Tel.: 0660 135791113 Entzündungsmediatoren am Steuer der Tumorgenese wie Interleukine und Cytokine auf Krebsstammzellen wirken Im Paper „Regulation of Cancer Stem Cells by Cytokine Networks: Attacking Cancers Inflammatory Roots“ verknüpfen Hasan Korkaya, Suling Liu und Max S. Wicha vom Comprehensive Cancer Center der University of Michigan Krebsstammzellforschung mit den komplexen Vorgängen, die von Entzündungsbotenstoffen ausgehen. Beschrieben wird, warum und wie chronische Entzündungen so oft mit Krebs in Verbindung gebracht werden, welche Signale dabei eine primäre Rolle spielen und wie die gewonnenen Erkenntnisse Krebstherapien revolutionieren können. Krebsstammzellen werden durch extrinische Signale aus ihrer Niesche reguliert, zu denen auch inflammatorische Botenstoffe zählen. Interleukin 1, 6 und 8 aktivieren den NF‐κB –Signalweg, sowohl in Tumor‐ als auch in umliegenden Bindegewebszellen, welcher wiederum den Impuls zur weiteren Cytokin‐produktion gibt. So entstehen positive Feedback‐
Loops, die Krebsstammzellen zur Selbsterneuerung anregen und welche interessanterweise starke Ähnlichkeit mit jenen Signalwegen aufweisen, die bei chronischen Entzündungen und Wundheilungprozessen auftreten. Inhibitoren dieser Cytokine wirken der Entzündungsreaktion entgegen und besitzen Potenzial, Krebsstammzellen zu detektieren. Dies könnte bahnbrechende neue Strategien in der modernen Tumortherapie bedeuten. Kontaktadresse: Theresia Steinkellner deleted Textdownload: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3312242/pdf/nihms341854.pdf Walter Golubich
Chinesische Forscher entdecken einen Zusammenhang zwischen dem Protein Periostin
und dem Tumorwachstum
Den Wissenschaftlern Wang X, et al. gelang es, durch verschiedene Versuche mit Epithelund Krebszellen der Brustdrüse, nachzuweisen, welche Rolle Periostin beim Tumorwachstum
spielt.
Periostin wurde ursprüglich als Regulator der Knochen und Zahnbildung entdeckt, ist aber
auch in die Bildung und Heilung der Herzklappen involviert. Des Weiteren konnte durch den
Vergleich von Periostin exprimierenden Brustdrüsenepithelzellen und Brustkrebszellen mit
Kontrollgruppen nachgewiesen werden, dass die Expression von Periostin zu einem
Stammzellartigen, die Überexpression zu einem mesenchymalen Phänotyp führt.
Die Experimente zeigten auch, dass Mesenchymale Knochenmarks Stammzellen und deren
Derivate hohe Mengen von Periostin exprimieren. Diese Zellen können in das Tumor
assoziierte Stroma einwandern und dort das Wachstum und die Metastasierung von
Brustkrebs anregen.
Zusammenfassend zeigen die Versuche, dass Periostin möglicherweise eine Hauptrolle bei
der Tumorentstehung und beim Tumorwachstum spielt.