Lina Tjällman
Stamcellsliknande cancerceller -bovarna som ska förgöras?
I dagens samhälle är cancer en av de vanligaste sjukdomarna näst efter hjärt- och
kärlsjukdomar, och vissa siffror pekar på att var tredje svensk under sin livstid kommer att
drabbas av en cancersjukdom. Cancer är dock en åldersjukdom, där drygt två tredjedelar är
över 65 år då diagnosen fastställs. Runt om i världen drabbas varje år, över 10 miljoner
människor av cancer.
Den gemensamma faktorn för alla cancersjukdomar är att vissa typer av celler har tappat
kontrollen över hur de ska dela sig. Cellerna fortsätter att dela sig okontrollerat och inom en
kort tid bildas en tumör som i sin tur kan sprida sig och bilda metastaser (dottertumörer).
Fördelningen mellan män och kvinnor som insjuknar i cancer är lika. Prostatacancer utgör en
tredjedel av all manlig cancer och bland kvinnor är den vanligaste formen bröstcancer som
utgör en fjärdedel.
Människokroppen består av mellan 50 000 till 100 000 miljarder celler, cellerna förökar sig
genom delning och det sker en ständig nybildning av celler. Normalt sett så bildas det bara så
många nya celler som behövs för att ersätta de som dör. Cancer uppstår genom en rubbning av
denna perfekta balans. Cancercellerna fortsätter att föröka sig, p g a att det har skett
förändringar (mutationer) i generna som styr cellen, trots att det inte behövs p g a att cellerna
har förlorat kontrollen över celldelningsprocessen. När fler och fler cancerceller bildas och
ansamlas på samma ställe har en cancertumör bildats.
Olika forsknings grupper bland annat SK Sing et al. och T Kondo et al antog år 2003 att en
tumör kan visualiseras som ett onormalt organ. M Al-Hajj et al kunde med sin forskning
konstatera att en tumör består av olika sorters celler bl.a. en population av stamcellsliknande
cancerceller som har likheter med en normal stamcell. En normal stamcell uppfyller tre
kriterier: 1) den är inte en helt mogen cell 2) den kan fortsätta att dela sig i oändlighet 3) när
stam cellen delar sig så finns det två möjligheter för varje dottercell: den kan antingen förbli
en ospecialiserad stam cell eller så kan den utvecklas och bli en mer specialiserad
vävnadscell. Skillnaden mellan en normal stamcell och en stamcellsliknande cancercell är att
den normal stam cellen inte innehåller några förändringar i genomet som orsakar onormal
celltillväxt som tillslut bildar en tumör.
Hypotesen som fastslogs, baserades på att tumören innehöll en liten mängd av cancer
stamcells ”liknande” celler som delade vissa cellyteproteiner (markörer) med normala
stamceller och då endast hundra av dessa celler injicerades i möss med ett icke fungerande
immunförsvar bildades en stor mängd tumörer. Då cancer celler som saknade de speciella
cellyte-proteinerna injicerades i flera tusen tal bildades inga tumörer och dessa resultat visar
att cancer stamcell ”liknande” celler har en viktig roll gällande tumörens tillväxt.
I och med att cancer stamcell ”liknande” celler kan vara ansvariga för tumörens tillväxt är det
viktigt att döda dessa celler vid behandling av cancer. Ett sätt att hitta nya effektiva
kemoterapeutiska droger, kan vara att framställa små molekyler som interagerar med olika
signalvägar i cellen som har med tillväxten eller mognad av cancer stamcell ”liknande” celler
att göra.
Michael Kahn och hans kollegor på Institute of Chemical Genomics i Seattle har framställt en
molekyl, ICG-001, som verkar på en av de signalvägar som är involverade vid celltillväxt och
cellmognad. Denna drog visade sig ha en anti-cancer aktivitet både utanför organismen (in
vitro) och i levande organismer (in vivo).
Vår hypotes för att hitta den mest rättframma metoden för att studera cancer stamcell
”liknande” celler, är att mäta deras förmåga att växa och bilda kolonier in vitro. De
kolonibildande cellerna kan studeras utifrån vilka cellyteproteiner som de uttrycker och
utifrån denna metod kan man utforska olika anticancer droger och dess förmåga att hämma
bildandet av kolonier.
Handledare: Ingegerd och Karl-Erik Hellström (University of Washington, Seattle), Bengt Widegren (BMC, Lund)
Examensarbete 20 p i Molekylär genetik, Genetiska Institutionen, Lunds Universitet, ht 2005
Department of Pathology, University of Washington, Harborview Medical Center, Seattle
Lina Tjällman
Abstract
Cancer stem-like cells (CSCs) are attracting significant attention. As an approach to study
them, we first investigated the expression of CD133 and its mouse homologue Prominin-1, as
a marker of symmetrically dividing cells, on cultured cells from four human ovarian
carcinoma lines and one human melanoma and the mouse melanoma B16. In the cell lines
that had been propagated in vitro for several months >75% of the cells expressed CD133 or its
mouse homologue. In contrast, explanted cells from a human melanoma initially contained
only a small fraction of cells expressing CD133. Expression of CD133 increased to >60%
after two months of passaging in vitro, indicating that a cancer stem-like cell population had
been selected.
When tumor cells expressing CD133 or its mouse homologue were plated in vitro, colonies
were formed with a plating efficiency of 20-60%. This made it possible to utilize colony
inhibition assay to investigate the sensitivity of the plated cells to chemotherapeutic agents.
Our initial studies focused on the compound, ICG-001, that targets the Wnt/catenin pathway,
which is known to be critical in stem cell maintenance. Adding ICG-001 to the medium of
plated tumor cells from either of four human ovarian carcinoma lines tested or the B16 mouse
melanoma strongly inhibited their ability to form colonies. Working with a pair of ovarian
carcinoma cell lines from the same patient, one of which is resistant to cisplatin, we
demonstrated that ICG-001 was still effective against the resistant line. As a first attempt to
investigate whether ICG-001 had a greater selectivity than cisplatin for neoplastic versus
normal cells, we plated Prominin-1 expressing stem-like cells from mouse bone marrow. Our
data showed that the tumor selectivity, particularly against cells from the ovarian carcinoma
line that is resistant to cisplatin, was at least four-fold higher for ICG-001. Although the
Handledare: Ingegerd och Karl-Erik Hellström (University of Washington, Seattle), Bengt Widegren (BMC, Lund)
Examensarbete 20 p i Molekylär genetik, Genetiska Institutionen, Lunds Universitet, ht 2005
Department of Pathology, University of Washington, Harborview Medical Center, Seattle
Lina Tjällman
results are preliminary and need to be extended by investigations on more tumors, applying
additional markers, and also studying normal human stem cells, our results suggest that the
colony inhibition assay lends itself well to investigate cancer stem-like cells and that ICG-001
and similar agents deserve serious consideration as anti-cancer agents that may be more
selective to cancer stem-like cells than those which are presently in clinical use.
Handledare: Ingegerd och Karl-Erik Hellström (University of Washington, Seattle), Bengt Widegren (BMC, Lund)
Examensarbete 20 p i Molekylär genetik, Genetiska Institutionen, Lunds Universitet, ht 2005
Department of Pathology, University of Washington, Harborview Medical Center, Seattle
