Onderzoek onthult waarom kanker zich naar de wervelkolom kan verspreiden

Luister naar dit artikel

De wervelbotten die de wervelkolom vormen, zijn afgeleid van een bepaald type stamcel dat een eiwit afscheidt dat tumormetastasen bevordert, volgens een onderzoek onder leiding van onderzoekers van Weill Cornell Medicine. De ontdekking opent een nieuwe onderzoekslijn naar aandoeningen van de wervelkolom, helpt verklaren waarom solide tumoren zich zo vaak naar de wervelkolom verspreiden en zou kunnen leiden tot nieuwe orthopedische en kankerbehandelingen.

In de studie, gepubliceerd op 13 september in Nature, ontdekten de onderzoekers dat wervelbot afkomstig is van een stamcel die anders is dan andere botmakende stamcellen. Met behulp van botachtige ‘organoïden’ gemaakt van wervelstamcellen toonden ze aan dat de bekende neiging van tumoren om zich naar de wervelkolom te verspreiden – meer dan naar lange botten zoals beenbeenderen – grotendeels te wijten is aan een eiwit genaamd MFGE8, uitgescheiden door deze stamcellen.

“We vermoeden dat veel botziekten waarbij bij voorkeur de wervelkolom betrokken is, te wijten zijn aan de verschillende eigenschappen van wervelbotstamcellen”, zegt senior auteur van het onderzoek Dr. Matthew Greenblatt, universitair hoofddocent pathologie en laboratoriumgeneeskunde en lid van het Sandra en Edward Meyer Cancer Center bij Weill Cornell Medicine en een patholoog bij NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center.

De afgelopen jaren hebben Dr. Greenblatt en andere wetenschappers ontdekt dat verschillende soorten bot afkomstig zijn van verschillende soorten botstamcellen. Omdat wervels zich, in vergelijking met andere botten zoals arm- en beenbeenderen, zich vroeg in het leven langs een ander pad ontwikkelen en ook een duidelijk evolutionair traject lijken te hebben gehad, veronderstelden Dr. Greenblatt en zijn team dat er waarschijnlijk een aparte wervelstamcel bestaat. .

De onderzoekers begonnen met het isoleren van wat algemeen bekend staat als skeletstamcellen, die aanleiding geven tot al het bot en kraakbeen, uit verschillende botten in laboratoriummuizen op basis van bekende oppervlakte-eiwitmarkers van dergelijke cellen. Vervolgens analyseerden ze de genactiviteit in deze cellen om te zien of ze een duidelijk patroon konden vinden voor de genen die verband houden met het wervelbot.

Deze inspanning leverde twee belangrijke bevindingen op. De eerste was een nieuwe en nauwkeurigere, op oppervlaktemarkers gebaseerde definitie van skeletstamcellen als geheel. Deze nieuwe definitie sloot een reeks cellen uit die geen stamcellen waren en die waren opgenomen in de oude stamceldefinitie, waardoor enig eerder onderzoek op dit gebied werd vertroebeld.

De tweede bevinding was dat skeletstamcellen uit verschillende botten inderdaad systematisch variëren in hun genactiviteit. Op basis van deze analyse identificeerde het team een duidelijke reeks markers voor wervelstamcellen, en bevestigde de functionele rol van deze cellen bij het vormen van ruggengraat in verdere experimenten met muizen en in laboratoriumcelkweeksystemen.

De onderzoekers onderzochten vervolgens het fenomeen van de relatieve aantrekkingskracht van de wervelkolom op tumormetastasen – waaronder borst-, prostaat- en longtumormetastasen – in vergelijking met andere soorten bot. De traditionele theorie, die dateert uit de jaren veertig, is dat dit ‘spinale tropisme’ verband houdt met patronen van de bloedstroom die bij voorkeur metastasen naar de wervelkolom overbrengen in plaats van naar de lange botten. Maar toen de onderzoekers het fenomeen van het spinale tropisme reproduceerden in diermodellen, vonden ze bewijs dat de bloedstroom niet de verklaring is. Ze vonden zelfs een aanwijzing die naar wervelstamcellen als mogelijke boosdoeners wees.

Eerste auteur Dr. Jun Sun, een postdoctoraal onderzoeker in het Greenblatt-laboratorium, zei:

“We hebben waargenomen dat de plaats van het aanvankelijk zaaien van metastatische tumorcellen zich voornamelijk in een beenmerggebied bevond waar vertebrale stamcellen en hun nakomelingencellen zich zouden bevinden.”

Vervolgens ontdekte het team dat het verwijderen van wervelstamcellen het verschil in uitzaaiingen tussen de wervelkolombeenderen en de lange botten elimineerde. Uiteindelijk stelden ze vast dat MFGE8, een eiwit dat in grotere hoeveelheden wordt uitgescheiden door wervelcellen in vergelijking met stamcellen met lange botten, een belangrijke bijdrage levert aan het ruggengraattropisme. Om de relevantie van de bevindingen bij mensen te bevestigen, werkte het team samen met onderzoekers van het Hospital for Special Surgery om de menselijke tegenhangers van de wervelstamcellen van muizen te identificeren en hun eigenschappen te karakteriseren.

De onderzoekers onderzoeken nu methoden om MFGE8 te blokkeren om het risico op wervelmetastasen bij kankerpatiënten te verminderen. Meer in het algemeen, zegt Dr. Greenblatt, bestuderen ze hoe de onderscheidende eigenschappen van wervelstamcellen bijdragen aan aandoeningen van de wervelkolom.

Dr. Greenblatt zei:

“Er bestaat een subdiscipline in de orthopedie die spinale orthopedie wordt genoemd, en we denken dat de meeste aandoeningen in die klinische categorie te maken hebben met deze stamcel die we zojuist hebben geïdentificeerd.”

Bronnen: Weill Cornell Medicine