Hva kan vi lære av embryo-utvikling i kampen mot kreft?

Som en kan se på figuren over så fører akselerende celledeling til vekst både under embryoets utvikling og i kreft. De samme mekanismene bidrar til utvikling av blodårer både under normal utvikling i embryo og i svulstvekst. 

Et Eureka-øyeblikk

RNA er kroppens budbringermolekyl som overbringer DNA-oppskriften til maskineriet som lager proteiner.

RNA-modifikasjoner, små kjemiske merker på RNA, har blitt et hett tema innen medisinsk forskning. Nobelprisen i fysiologi eller medisin 2023 ble tildelt Katalin Karikó og Drew Weissman for deres banebrytende arbeid med RNA-modifikasjoner i utviklingen av vaksiner.

Foto: Yanjiao Li, OUS

Siden min tid som doktorgradsstudent har jeg fordypet meg i reproduktiv biologi. 

Nå er forskningsfokuset mitt på hvordan RNA-modifikasjoner regulerer skjebnen til tidlige embryoer.

En dag, mens jeg analyserte RNA-modifikasjonsdata, oppdaget jeg et mønster: Mange av genene som blir modifisert i embryoer, er også sentrale aktører i kreftsignalveier!

Denne oppdagelsen fikk meg til å stille et avgjørende spørsmål: Kan prosessene i embryoer og svulster ha dypere koblinger?

Kort tid etter befruktning aktiverer embryonale celler spesifikke signaler for å starte rask deling.

Tilsvarende fører mutasjoner i normale celler til ukontrollert celledeling og tumorvekst.

Jeg søkte i den vitenskapelige litteraturen og fant flere overlappende egenskaper mellom embryoutvikling og kreftbiologi.

Embryoer og kreft - mer likt enn man skulle to

Her er noen av de fascinerende likhetene:

• Rask celledeling

Embryonale celler deler seg raskt for å danne vev og organer, mens kreftceller gjør det samme for å vokse til store svulster.

• Omgåelse av vekstkontroller

Embryonale celler ignorerer midlertidig kontrollmekanismer for å muliggjøre utvikling. Kreftceller gjør det samme, men på en unormal måte.

• Stamcelle-lignende egenskaper

Embryoer består av celler som kan bli til alle celletyper. Mange kreftceller utviser også stamcelle-lignende oppførsel, noe som bidrar til svulstens variasjon.

• Metabolske tilpasninger

Begge prosessene avhenger av endret energimetabolisme. Embryoer tilpasser metabolismen for å møte behovene ved rask vekst, mens kreftceller bruker Warburg-effekten for å fremme vekst. Det betyr at kreftceller bruker «reserveløsningen» glykolyse, selv når oksygen er tilgjengelig.

Glykolyse krever ikke oksygen og gir cellene raskere tilgang på energi, selv om prosessen er mindre effektiv.

• Unnvikelse av immunsystemet

Embryoer unngår mors immunsystem for å forhindre avstøtning, mens kreftceller utvikler lignende mekanismer for å unngå immunrespons.

• Avhengighet av blodåredannelse

Embryoer og kreftsvulster er avhengige av angiogenese (dannelse av nye blodårer) for å sikre næringstilførsel.

Embryoer som modell for å forstå kreft

De fleste krefttilfeller blir diagnostisert sent, med begrensede behandlingsmuligheter. Dessverre vet vi langt mindre om hvordan kreft starter enn hvordan den utvikler seg. Her kan embryoforskning gi oss verdifull innsikt.

I laboratoriet kan vi studere befruktede egg in vitro (i en skål) for å forstå hvordan en enkelt celle blir til en kompleks blastocyst, en tidlig form av et embryo. Det ser ut som en liten hul klump av celler og dannes omtrent en uke etter befruktningen.

Inne i blastocysten utvikler det seg celler som senere blir til forskjellinge deler av kroppen, som organer og vev.

Kan disse metodene avsløre hvordan normale celler forvandles til svulster?

Ved å identifisere de kjemiske forandringene som driver embryoutvikling, kan vi oppdage lignende mekanismer i kreft.

Vårt laboratorium har utviklet banebrytende verktøy for å studere disse prosessene med eksepsjonell presisjon.

En nylig teknikk, publisert i Nature Biotechnology, viser at vi har utviklet en ny teknologi som kan oppdage RNA-modifikasjoner bare ved bruk av noen få celler fra embryo.

Derfor tror vi at vi kan bruke denne teknologien på kreftceller, hvor biopsier i de fleste tilfeller kun gir et begrenset antall celler, denne teknologi bygger bro mellom embryoforskning og kreftbiologi. 

Ved å tilpasse metoder brukt for å studere embryoer, kan vi nå analysere kreftbiopsier, noe som gir ny innsikt i tumorbiologi og potensielle terapeutiske mål.

En felles start, en felles løsning?

Likhetene mellom embryoer og kreft er ikke bare en intellektuell nysgjerrighet. De kan være nøkkelen til bedre kreftmodeller, tidligere diagnoser og innovative behandlinger. Ved å studere livets tidligste stadier kan vi finne nye måter å bekjempe kreft på.

Forskerteamet:

• Prof. Arne Klungland, University of Oslo
• Prof. Hilde Loge Nilsen, University of Oslo
• Seniorforsker Rune Ougland, Oslo University Hospital
• Prof. Chuan He, University of Chicago
• Prof. Kin Fai Au, University of Michigan
• PI Biswajyoti Sahu, University of Oslo
• Seniorforsker Cathrine Broberg Vågbø, Norwegian University of Science and Technology

Finansiell støtte til forskningen kom fra Kreftforeningen.