Image
Lysosomer i kreftceller

Undersøker om kreft kan kobles til cellenes «gjenbruksstasjon»

Lysosomene er blitt beskrevet som cellens «mage» og som cellens «gjenbruksstasjon». Nå skal forskere studere hvordan disse fungerer i kreftceller.

Cellene i kroppen er så kompliserte at de kan beskrives som små byer, med en rekke avdelinger som tar seg av byens mange oppgaver.

En forskergruppe ved UiO undersøker nå hvilken betydning cellebyens gjenbruksstasjoner – lysosomene – har for utviklingen av kreftceller.

– Dette er ren grunnforskning. Målet vårt er å finne ut hvordan lysosomene i kreftceller fungerer annerledes enn lysosomene i friske celler. Vi vil også finne årsaken til den forskjellen, forteller førsteamanuensis Cinzia Progida ved Institutt for biovitenskap.

– Hvis vi for eksempel finner et protein eller et enzym som fungerer annerledes i lysosomene i kreftceller enn de gjør i friske celler, kan forskere som jobber mer anvendt, utvikle et medikament som angriper akkurat det målet. Da begynner vi å nærme oss en ny kreftmedisin, tilføyer hun.

Oppslagsbildet: De røde og gule organellene i denne videoen er lysosomer, som beveger seg rundt i cellen og fungerer som gjenbruksstasjoner: Foto: Institutt for biovitenskap.

Cellenes «gjenvinningssentraler»

Lysosomene ble oppdaget i 1949 av den belgiske forskeren Christian de Duve, som senere fikk nobelprisen i fysiologi og medisin for denne og flere andre oppdagelser.

Lysosomene er blitt beskrevet både som cellens «mage» og som cellens «gjenbruksstasjon» – avhengig av om du vil beskrive hele cellen som en kropp eller en by.

Postdoktor Noemi Guadagno (til venstre) og førsteamanuensis Cinzia Progida bruker blant annet kraftige mikroskoper for å undersøke lysosomenes oppførsel i kreftceller. Foto: Bjarne Røsjø/UiO

Kroppsmetaforen innebærer at lysosomene er «mager» som bryter ned både cellulært avfall, skadde makromolekyler og skadde organceller – samt fett, karbohydrater og proteiner – til mindre byggesteiner som kan brukes om igjen i cellen.

Også døde og skadde celler i kroppen blir brutt ned i lysosomene, før de eventuelt blir byttet ut med nye.

Cinzia Progida har mer sans for by-metaforen, som altså innebærer at cellene er byer hvor lysosomene fungerer som «gjenvinningsstasjoner».

By-metaforen innebærer også at cellen er omgitt av en bymur – cellemembranen – og innenfor den finner du både gater og veier (cytoskjelettet og den flytende celleplasmaen), kraftverk (mitokondriene), et bibliotek (cellekjernen), fabrikker (ribosomene), næringsparker (de endoplasmatiske membranene) og så videre.

Leter etter forskjeller

Lysosomene inneholder blant annet rundt 50 enzymer som bryter ned både fremmede stoffer og cellens egne strukturer. Lysosomene bryter imidlertid ikke ned sin egen cellevegg, noe forskere fortsatt undrer seg over.

Cinzia Progida er ekspert på cellebiologi og vet allerede at lysosomene i kreftceller har litt andre egenskaper enn de har i friske celler.

– En av kreftcellenes karakteristiske egenskaper er at de blir invasive, det vil si at de kan spre seg fra opprinnelsesstedet til andre organer og dermed etablere nye områder med kreft i kroppen. Samtidig vet vi at lysosomene er med på å regulere cellenes evne til å bevege seg ved å bruke metabolsk energi.

– Her skimter vi en sammenheng. Derfor vil vi undersøke om lysosomene på en eller annen måte også regulerer kreftcellenes evne til å spre seg, antyder hun.

Forskerne vet foreløpig nokså lite om forskjellen mellom lysosomer i kreftceller og i normale celler, men Kreftforeningen mener at forskjellen er viktig nok til at den bør utforskes nærmere.

Foreningen finansierte i 2018 et prosjekt som går ut på at Cinzia Progida og de to postdoktorene Marte Sneeggen og Noemi Guadagno kan bruke tre år på å granske lysosomene med mange ulike verktøy og metoder, og nå er forskerne godt i gang.

"En bedre forståelse av lysosomenes virkning i kreftceller vil kunne ha betydning både for diagnostisering og behandling av kreft", mente Kreftforeningen.

Denne tegningen viser hvordan en typisk dyrecelle er bygd opp, med en rekke små organeller som utfører ulike oppgaver. Lysosomene er blant de minste organellene i størrelse, men ikke i betydning. Illustrasjon: Mariana Ruiz/Wikimedia Commons

Tøffer rundt som små lastebiler

Lysosomene er altså viktige bestanddeler i cellebyen, og de er slett ikke stasjonære som en mage. Når Cinzia Progida eller postdoktorene studerer celler i mikroskopene sine, ser de nemlig at lysosomene rusler rundt i cellene, kanskje på jakt etter nytt avfall som skal destrueres og gjenvinnes, mens små «lastebiler» transporterer ulike materialer inn og ut av den lille organellen.

– Tidligere forskning har påvist en sammenheng mellom lysosomenes funksjon og utviklingen av blant annet nevrodegenerative sykdommer. Men alt dette er kjent stoff i forskningsmiljøene.

– Nå forsøker vi altså å undersøke om lysosomene kan regulere også flere andre funksjoner i cellen, forklarer Progida.

Studerer kreft i cellelinjer

UiO-forskerne studerer lysosomene i kreftceller fra to cellelinjer, det vil si kreftceller som dyrkes i laboratorier nettopp for å bli forsket på. Den mest berømte av disse cellelinjene heter HeLa og kommer opprinnelig fra livmoren til den amerikanske kvinnen Henrietta Lacks, som var 31 år gammel da hun døde av livmorhalskreft i 1951.

Forskerne har en rekke ulike verktøy som kan brukes når de skal avsløre lysosomenes hemmeligheter, som fluorescensmikroskoper og konfokale mikroskoper med svært høy oppløsning.

De bruker også sebrafisk som en såkalt modellorganisme, ved å injisere humane kreftceller i sebrafisken for å følge med på hvordan cellene beveger seg og om de har evnen til å vandre å etablere seg i andre organer.

Den ene postdoktoren skal våren 2020 reise til University of California, Berkeley for å gjennomføre en serie eksperimenter som skal karakterisere lysosomenes biologi på en mer detaljert måte enn det som har vært gjort hittil.

– Vi skal også undersøke hvordan ulike proteiner vi finner inne i lysosomene interagerer med hverandre. Vi kan for eksempel fjerne ett protein av gangen fra lysosomet for å se hva som skjer, forteller Progida.

Mer kunnskap gir bedre helse

UiO-forskeren understreker at kreft er en så kompleks sykdom at det alltid er flere årsaker, flere ting som kan gå galt, før sykdommen begynner å utvikle seg.

– Vi kommer aldri til å finne én bestemt årsak som fører til kreft, eller én behandling som kurerer all slags kreft.

– Men hvis vi hele tiden forsøker å forstå mer om årsakene til kreft, vil vi også bli i stand til å forebygge og kurere flere typer kreft, oppsummerer Cinzia Progida.

Les mer på Titan.uio.no:

Tarmkreft: Kunstig intelligens kan redusere feilbehandling

Norske forskere har funnet behandling mot prostatakreft med svært god effekt

Cellene vandrer rundt i kroppen, men hvordan det skjer, vet vi lite om

Livsvitenskap handler om helse, miljø og bærekraft

Molekyl fra havet dreper både blodkreftceller og resistente bakterier

Kontaktperson:

Førsteamanuensis Cinzia Progida, Institutt for biovitenskap

Vitenskapelig artikkel:

Katharina Vestre, Ingrid Kjos, Noemi Antonella Guadagno, Marita Borg Distefano, Felix Kohler, Federico Fenaroli, Oddmund Bakke & Cinzia Progida: Rab6 regulates cell migration and invasion by recruiting Cdc42 and modulating its activity. Cellular and Molecular Life Sciences, mars 2019.