Den vanligste formen for lungekreft kan starte i en gruppe av nylig isolerte lunge stamceller, ifølge forskere fra Howard Hughes Medical Institute .
Arbeide i en mus modell, isolerte forskerne en ny type lunge celle som kan dele ut i frisk kopier av seg selv og inn i de to mer spesialiserte typer celler dypt inne i lungene. Deres forsøk viser at på den tidligste fasen av tumor utvikling, synes stamcelle å være den første lungeceller som reagerer på en kreft-forårsaker mutasjon. Den nylig identifiserte celletype oppfyller alle unntatt en av de strengeste kriteriene som forskere se etter i å definere adulte stamceller.
Studien er publisert i den 17 juni 2005 nummer av tidsskriftet Cell .
"Arbeidet med Bender Kim og kolleger representerer ikke bare et sprang fremover i vår forståelse av lunge tumorigenesis, den også varsler ankomsten av et verdifullt mus modell for å identifisere de cellene som skal være mål for terapeutisk intervensjon,» skrev Anton Berns av The Nederland Cancer Center i Amsterdam i en ledsagende kommentar i Cell.
Identifisering av cellene kan føre til tidligere diagnostisering av lungekreft hos mennesker. Lungekreft er den ledende årsak til kreft dødsfall i USA, delvis fordi det er vanligvis oppdaget på et avansert stadium. Pasienter der sykdommen har spredt seg til andre organer har en fem-års overlevelse på bare to prosent. I kontrast har lungekreft oppdages på et tidlig stadium en 50 prosent overlevelse over en femårsperiode.
"Det er mange likheter mellom stamceller og kreft," sier førsteforfatter Carla Bender Kim, en postdoktor i laboratoriet til ledende forfatter Tyler Jacks, et Howard Hughes Medical Institute etterforsker ved Massachusetts Institute of Technology . "Kreftceller kan fortsette å dele seg mange ganger. Likeledes kan stamceller dele over levetiden av organismen. Også svulster er svært heterogen, sammensatt av mange forskjellige celler, og stamceller kan gi opphav til ulike typer celler."
Forskerne vet ikke om stamcellene spille en rolle i mer etablerte svulster, men andre forskere har funnet bevis for at noen kreft hos mennesker inneholder en liten, men virulente gruppe av celler som kalles "kreft stamceller» som regenererer svulsten, en kapasitet som de fleste cellene i en svulst mangler.
"De kan være celler som vi har å eliminere i kreft for å få varig kur for sykdommen," sier Jacks. "Underveis må vi vite hvordan disse kreft stamceller bli forskjellig fra normale stamceller."
Bender Kim startet med en mus modell av ikke-småcellet adenokarsinom nylig utviklet av en annen postdoc og graduate student i Jacks laboratorium for å studere utviklingen av lungekreft og effekter av konvensjonell og eksperimentell behandling.
Musen har en stille genetisk mutasjon i et onkogen kalt K-ras, som finnes i om lag en tredjedel av alle testede ikke-småcellet lungekreft hos mennesker. En spesialdesignet virus kan aktivere mutasjon i bare noen få celler. Musen er kjent som en betinget mutant belastning. I dette tilfellet inhales musen en liten mengde av virus som aktiverer K-ras onkogenet i noen av lungeceller.
For fire år siden, rapporterte Jacks er lab at noen av de resulterende kreftceller bære den molekylære markører på begge de to typer celler som finnes i ikke-liten celle lunge kreft. Hos mus, svulstene begynner dypt nede i lungene, forbi luftrøret og grenene til fliker. Ciliated celler som fanger rusk vike for bronchiolar celler som kalles Clara celler. Luftveiene ende med alveolære celler, som er drue-cluster-lignende sekker foret med mikroskopiske fartøyer, hvor oksygen og karbondioksid utveksles.
Ved krysset av bronkiolene og alveolene, har andre grupper funnet bevis for celler som er resistente mot skader og er involvert i reparasjon og vedlikehold av vev. De har foreslått at disse veikryss kan være en stamcelle nisje.
Bender Kim og hennes medforfattere først isolert stamceller, som de kalte bronchioalveolar stamceller (BASCs), fra den tidligste fasen av musen svulster. Deretter renset hun dem fra lungene friske mus. På overflaten av BASCs, fant Bender Kim annet protein markør som også er tilstede på overflaten av bedre studert hematopoetiske stamceller. Hun gjorde sikkert at BASCs ikke ble stamceller fra blod eller blodkar.
Den BASCs passerte de strenge tester for stamceller. Som svar på to typer lungeskade som drepte mer spesialiserte celler, BASCs proliferated og så ut til å gi opphav til Clara eller alveolære celler lining luftveiene. I vevskulturer av normale mus celler, kunne bare den BASCs vokse mer av seg selv eller differensiere i Clara eller alveolær celler. I vevskulturer av muterte mus lungeceller, den aktiverte onkogen eneste utløste veksten av BASCs, ikke av de mer spesialiserte alveolære celler.