Atypische, uitgezaaide cellen van een eierstoktumor in hersenruggenmergvocht uit de hersenen. Jensflorian/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0

Uitzaaiende kankercellen zijn lui en kiezen voorspelbare weg van de minste weerstand

Kankercellen bewegen zich snel door het lichaam tijdens de metastase, maar ze zijn 'lui' in het kiezen van de weg die ze volgen. Uit een nieuwe studie blijkt dat kankercellen hun reisweg kiezen op basis van de energie die ze moeten verbruiken, en opteren voor bredere, makkelijker te 'bevaren' kanalen om energie te besparen. De onderzoekers hopen dat hun bevindingen ook op andere onderzoeksthema's kunnen worden toegepast.

Volgens de onderzoekers tonen de bevindingen aan dat het energieverbruik en het metabolisme - de stofwisseling - belangrijke factoren zijn tijdens de metastatische migratie - de uitzaaiing, de beweging van kankercellen vanuit een tumor in een bepaald lichaamsdeel naar een ander lichaamsdeel.

Dat geeft een steun in de rug voor de recente klinische belangstelling voor metabolomics en voor pogingen om metastase te verhinderen door het metabolisme van de cel als doelwit te nemen. Metabolomics is de wetenschappelijke studie van de chemische processen waarbij metabolieten, de kleine moleculensubstraten, tussenproducten en producten van het metabolisme betrokken zijn. Het wordt gezien als een nieuwe, veelbelovende discipline in de strijd tegen kanker.

De nieuwe studie is de eerste die de energiekosten van kankercellen tijdens de metastase in getallen uitdrukt en dat heeft de onderzoekers toegelaten specifieke paden voor de migratie van kankercellen te voorspellen. 

Het onderzoek stond onder leiding van professor Engineering Cynthia Reinhart-King van de Vanderbilt University in Nashville en bouwde voort op eerder onderzoek van haar laboratorium.

Daaruit was gebleken dat kankercellen tijdens hun migratie dezelfde aflossingstechnieken gebruiken om energie te besparen als wielrenners tijdens een achtervolging of ganzen tijdens hun jaarlijkse trek. De kankercellen migreren in groep en het kost de eerste cel in die groep veel meer energie om zich door weefsel te bewegen dan de volgende cellen in de groep. Het team van Vanderbilt ontdekte dat de eerste cel na een tijdje, als ze moe wordt, naar achteren in de groep gaat en vervangen wordt door een cel uit de groep die tot dan toe haar energie heeft kunnen sparen.  

Een doorsnede van de huid met melanoom, een huidkanker, die infiltreert in de bloedbaan en in lymfekanalen.

Luie cellen

"Deze cellen zijn lui. Ze willen bewegen maar ze zullen de gemakkelijkste weg vinden om dat te doen", zei Reinhart-King in een persmededeling van Vanderbilt University. "Door veel verschillende variabelen te manipuleren, waren we in staat de voorkeur van de cellen voor deze paden van de minste weerstand in het lichaam te volgen en te voorspellen, gebaseerd op de hoeveelheid energie die een cel nodig zou hebben om te bewegen."

De belangrijkste auteur van de studie, master student Matthew Zanotelli, gebruikte verschillende methoden om de cellulaire bewegingen te testen en in kaart te brengen. Daartoe behoorde onder meer het volgen van cellen door een speciaal gebouwde doolhof van paden, terwijl de mechanische eigenschappen van elke kankercel gemanipuleerd werden, en zelfs de fysische eigenschappen van de paden zelf. 

Hoewel de huidige studie zich beperkte tot metastatische kankercellen, merkte Zanotelli op dat de resultaten weldra ook bredere implicaties zouden kunnen hebben voor een aantal situaties die niets met kanker te maken hebben.

"Dit soort van cellulaire beweging vindt ook plaats in andere gevallen - bijvoorbeeld bij ontstekingen en rond genezende wonden", zei Zanotelli. "We zijn enthousiast over deze basiskennis van energie en celmigratie, en we hopen dat die de basis zal vormen voor toekomstig, ruimer onderzoek."

De studie van de onderzoekers van de Vanderbilt University en de Cornell University in Ithaca is gepubliceerd in Nature Communications. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van de Vanderbilt University.

Een kankercel migreert door een collageen-pad. Op de cel zitten fluorescerende biomarkers die de energieniveaus van de cel weergeven, van purper (lage energie) tot geel (hoge energie). Reinhart-King Lab/Vanderbilt University.