Las células madre pluripotentes a partir de células del cáncer de páncreas son los primeros modelos humanos de la progresión del cáncer
20 de junio 2013 - El cáncer de páncreas tiene un pronóstico sombrío. Según el Instituto Nacional del Cáncer, la supervivencia relativa a cinco años en general para 2003-2009 fue de 6 por ciento.
Sin embargo, los investigadores y los médicos no tienen una forma no invasiva para detectar incluso las primeras células que la enfermedad más tarde augurio. 'No hay ninguna prueba de PSA para el cáncer de páncreas ", dicen, y eso es una de las principales razones por las que el cáncer de páncreas se detecta muy tarde en su curso. Ellos han estado buscando un modelo humano de células de la progresión de la enfermedad temprana.Ahora, Perelman School of Medicine, científicos de la Universidad de Pensilvania han utilizado la tecnología de células madre para crear una línea de investigación con células de un paciente con adenocarcinoma ductal pancreático avanzado (PDAC).
Este modelo de células humanas, primera en su tipo de la progresión del cáncer de páncreas fue publicado esta semana enCell Reports del laboratorio de Ken Zaret, PhD, profesor de Biología Celular y del Desarrollo.
"Es el primer ejemplo utilizando células madre pluripotentes inducidas [] iPS células a la progresión del cáncer de modelo directamente de un tumor sólido, y la primera línea celular humana que puede modelar la progresión del cáncer de páncreas desde etapas tempranas y las invasoras", dice Zaret, también director asociado del Instituto de Medicina Regenerativa de Penn.
"Hemos sido capaces de predecir la aparición de características celulares y los marcadores de proteínas en las etapas intermedias de cáncer de páncreas que no son evidentes en la fase terminal que nos ha dado nuevas perspectivas en lo que este tipo mortal de cáncer parece -. Algo que nadie se ha visto antes en las células humanas. Nuestro análisis reveló redes moleculares conocidos que se activan durante la progresión del PDAC, así como una nueva red molecular que se activa durante las etapas intermedias. Esto podría proporcionar una nueva perspectiva sobre los biomarcadores para las primeras etapas de la enfermedad. "
A Leap of Faith
Zaret autor y primera Jungsun Kim, PhD, un asociado postdoctoral en el laboratorio Zaret, la hipótesis de que si las células PDAC humanos fueron reprogramados de nuevo a las células pluripotentes y luego se dejó volver a diferenciarse en tejido pancreático, que pueden someterse a las etapas tempranas del cáncer. Para ello, crearon las células pluripotentes PDAC y de hecho encontraron que recapitulan el temprano a los estados intermedios de cáncer de páncreas. A continuación, las células aisladas en la primera etapa, se cultivaron las células in vitro, y se identificaron las proteínas secretadas y liberadas que podrían servir como biomarcadores en etapa temprana de la progresión de la enfermedad.
Hay una advertencia, sin embargo, dice Zaret. "Utilizando el método iPS, que sólo pudimos conseguir una línea celular de cáncer de un paciente a reprogramar, lo que significa esta obra es representativa de cáncer de un individuo", señalando que su estrecha colaboración con John Hoffman, un cirujano del Centro de Cáncer Fox Chase (FCCC ) fue clave con el fin de obtener las células cancerosas frescas para la reprogramación. Trataron este método con células de tumores humanos nueve en total. Sin embargo, como señala Zaret, hay muchos ejemplos en los que una sola línea celular humana ha servido como un modelo muy útil para las enfermedades humanas.
"Nuestras células iPS como mostraron pluripotencia, al igual que otras células madre, pero cuando se diferencian después las inyectaron en los ratones inmunodeficientes, se desarrollan preferentemente en células de cáncer de páncreas en etapa temprana", dice Zaret. Se explica que el enfoque es otro ejemplo del uso de células iPS a partir de pacientes humanos con la enfermedad modelo, mediante la captura del genoma de un individuo afectado. Sin embargo, esta es la primera vez en cánceres de tumores sólidos, mientras que muchos otros laboratorios han desarrollado estos tipos de líneas celulares para los trastornos neurológicos y cardiovasculares.
Las características visuales de estas células de cáncer - a medida que avanzan desde la primera a la última etapa del cáncer - son típicos de lo que se ve en las células analizadas de pacientes con cáncer en la clínica ahora. En la primera etapa, los conductos pancreáticos presentan lesiones con células de una forma anormal y proteínas características expresas medidas por las manchas. Con el tiempo, algunas de estas células anormales pueden crecer en exceso, pierden sus características ductales, y convertirse en invasoras.
Cuando las células iPS PDAC humanos se cultivan en forma de lesiones en el ratón, que secretan o liberan proteínas correspondientes a las redes de proteínas expresadas durante la progresión del cáncer de páncreas humano, a saber, moléculas centradas en un trío de proteínas clave: HNF4, la integrina, y TGFbeta.
"Proponemos que mirar en la sangre de los posibles pacientes con cáncer pancreático o relativamente pacientes en etapa temprana de los biomarcadores que encontramos aguas abajo de estas redes moleculares, para ver si están presentes en las personas", dice Zaret.
La fabricación de un modelo
Este enfoque permite que las células humanos para ser estudiados directamente, en lugar de examinar las características de la progresión del cáncer de páncreas en un modelo animal y luego tener que evaluar si los resultados se aplican a los seres humanos.Las células recogidas del paciente con cáncer se reprogramaron con los cuatro factores de Yamanaka realizadas en un lentivirus, que fue adaptado por el laboratorio Zaret.
Para ver lo que hizo la reprogramación a nivel genético, el equipo comparó la estructura genómica de las iPS principios de páncreas línea celular de cáncer de células tumorales originales de los que se aisló la línea celular. Encontraron 23 aberraciones cromosómicas en las células de tumor primario en comparación con 20 de las mismas aberraciones cromosómicas en la línea de iPS PDAC, lo que demuestra que la línea de iPS PDAC se deriva de las células tumorales originales.
Por el contrario, no hay aberraciones cromosómicas se observaron en las células tomadas de la margen del tumor en una parte libre de cáncer del páncreas del paciente, así como de una línea de iPS que el grupo Zaret hace de las células de margen.
Estos conjuntos de comparaciones permitieron al equipo para observar directamente los cambios en la línea celular de cáncer de páncreas en comparación con una línea celular normal derivado del mismo origen genético humano.
"Entendemos que el campo del cáncer de páncreas se ha visto afectado por la búsqueda de marcadores únicos en la sangre que detecta la enfermedad temprana, y esperamos que este enfoque de progresión de células vivas nos da una nueva manera de ver los marcadores moleculares tempranos de cáncer de páncreas" dice Zaret.
"Dado que podemos detectar marcadores de proteínas de lanzamiento de al menos tres redes diferentes a las lesiones humanas en fase inicial en nuestro modelo, consideramos que la búsqueda de marcadores sanguíneos de la activación simultánea de las tres vías, en lugar de un único marcador, podría proporcionar un mejor aprovechamiento en la detección. El nuevo modelo también podría ser utilizado para probar fármacos que bloquean las etapas intermedias de la enfermedad. También nos gustaría saber cómo tuvimos suerte con esta línea celular de uno, por lo que la tecnología iPS se puede adaptar a modelar otro humano cánceres ". La investigación fue financiada por el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales a través de un premio Mérito NIH (R37GM36477)
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