Mikroskopski svet možganskih tumorjev

Prispevek na 2. natečaju Znanost na delu

Barbara Breznik, Oddelek za genetsko toksikologijo in biologijo raka, Nacionalni inštitut za biologijo, Ljubljana

Gliomi so najpogostejši možganski tumorji. Razvijejo se iz glia celic, ki nudijo oporo in hranila nevronom v možganih. Najnevarnejši med gliomi je glioblastom, ki vznikne iz astrocitov in je zaenkrat še neozdravljiv. Njegove značilnosti so hitra rast in širjenje v okoliško možganovino ter odpornost na terapijo. Za razumevanje njegovega razvoja ga je potrebno pogledati od blizu z mikroskopom, na nivo celic. Tumorska masa ni homogena celota, ampak je sestavljena iz različne vrst celic. Rakave celice so tiste, ki so podvržene genetskim in epigenetskim spremembam in se začnejo nenadzorovano deliti ter s tem vzpostavijo tumor. Med rastjo tumorja pa se v tumorsko maso vključijo tudi zdrave, nemaligne celice, kot so astrociti in imunske celice, ki s pomočjo signalnih molekul, izločenih iz rakavih celic, spremenijo svoje lastnosti in lahko pospešijo rast ter širjenje rakavih celic po telesu. Interakcije z različnimi celicami mikrookolja pa vplivajo tudi na to, da se rakave celice drugače odzovejo na terapijo kot bi se, če bi bile same.

V svojem raziskovalnem delu se posvečam preučevanju lastnosti celic glioblastoma ter njihovi interakciji z mezenhimskimi matičnimi celicami. Mezenhimske matične celice so matične celice, ki delujejo kot zaloga celic v različnih tkivih po telesu in sodelujejo v regeneraciji tkiva. Ta vrsta celic lahko migrira v glioblastom iz kostnega mozga po krvi ali pa iz normalnega možganskega tkiva v okolici tumorja pod vplivom signalnih molekul, ki jih izločajo rakave celice. Veliko je neznanega o vlogi mezenhimskih matičnih celic v tumorju in njihovih interakcijah s celicami glioblastoma.

Moje raziskovalno delo se začne z izolacijo celic glioblastoma iz odstranjenega tumorskega tkiva bolnikov ter nadaljnjim gojenjem teh celic. Celice gojimo v posebnih gojitvenih posodah v celičnem laboratoriju, kjer celice rastejo v nadzorovanih pogojih  v inkubatorjih.  Rakave celice s pomočjo uporabe molekularnih tehnik in specifičnih protiteles tudi okarakteriziramo, da se prepričamo, da smo iz tumorskega tkiva izolirali celice glioblastoma (Slika 1). Sledijo eksperimenti na celičnih kulturah in končne analize pod mikroskopom. Poleg celičnih kulture lahko tumorsko tkivo neposredno preučimo na parafinskih rezinah odstranjenega tkiva bolnikov. Sodobna mikroskopija in detekcija proteinov, značilnih za posamezno vrsto celic, nam omogoča analizo mikrookolja tumorja in določitev položaja specifičnih celic v tumorskem tkivu (Slika 2).

Skupaj s sodelavci smo ugotovili, da se mezenhimske matične celice nahajajo v posebnih območjih v tkivu glioblastoma, skupaj z rakavimi celicami, in da z njimi intenzivno komunicirajo. Medcelična komunikacija lahko poteka preko signalnih proteinov, zunajceličnih veziklov ali pa presledkovnih stikov. Posledica pa je sprememba v rasti in invazivnosti tako celic glioblastoma kot mezenhimskih matičnih celic. Zanimivo je, da je medcelična komunikacija odvisna od tipa ter lastnosti celic glioblastoma. Različni tipi celic glioblastoma namreč različno odreagirajo na prisotnost mezenhimskih matičnih celic. Pri enem tipu celic glioblastoma se njihova invazija ob prisotnosti mezenhimskih matičnih celic lahko poveča, medtem ko se pri drugem tipu invazija celic zmanjša. Odziv celic glioblastoma iz različnih bolnikov je torej lahko različen, tako da je potrebno individualno obravnavati bolnike, preučiti celično sestavo posameznega tumorja in preko študij celičnih interakcij predvideti napredovanje bolezni in odziv na terapijo pri posameznem bolniku. Poleg tega je študija pokazala, da so mezenhimske matične celice in medcelične interakcije lahko tarče za nova protirakava zdravila. Tako je preučevanje mikroskopskega sveta možganskih tumorjev bistveno za razumevanje njihove malignosti in seveda za načrtovanje novih terapevtskih pristopov.

Slika 1: Celice glioblastoma, ki so izolirane iz odstranjenega tumorskega tkiva bolnikov, rastejo v obliki večceličnih skupkov, imovanih sferoidi. Celice so označene z barvilom za jedro (modro). Z zeleno in rdečo barvo je prikazana lokalizacija dveh proteinov, ki sta značilna za to vrsto celic.
Slika 2: Detekcija različnih celic v tkivu možganskega tumorja glioblastoma.

Barbara Breznik, doktorica nanoznanosti in nanotehnologije, je trenutno zaposlena kot asistentka z doktoratom na Oddelku za genetsko toksikologijo in biologijo raka na Nacionalnem inštitutu za biologijo. Ukvarja se s preučevanjem možganskih tumorjev gliomov. Delo v raziskovalni sferi ji je v izziv in v veselje, saj je po naravi »firbec«.