Onderzoekers van de Technische Universiteit Denemarken en de Universiteit van Kopenhagen hebben als eersten aangetoond dat eiwitanalyse op het niveau van één enkele cel in een tumormonster van een acute myeloïde leukemiepatiënt kan worden gebruikt om kankerstamcellen op te sporen die zich aan chemotherapie onttrekken. De technologie die de onderzoekers hebben ontwikkeld, kan ook worden toegepast op biotechnologische productie waar zij nieuwe inzichten kan verschaffen op het niveau van één cel, die op hun beurt kunnen worden gebruikt om de productiecapaciteit van cellijnen te verbeteren.
AML (acute myeloïde leukemie) is een bloedkanker die de normale stamcellen in het beenmerg aantast. Deze worden daardoor omgevormd tot kankerstamcellen,en stoppen voortijdig de rijping van de cellen. Deze onrijpe cellen hopen zich snel op in het beenmerg en verdringen de normale cellen. Dit leidt tot een ernstig tekort aan normaal functionerende cellen in het bloed. AML is een zeer agressieve vorm van kanker. De behandeling ervan bestaat uit intensieve chemotherapie, die in veel gevallen de hoeveelheid onrijpe, zieke cellen in het beenmerg tot minder dan 5 procent kan terugbrengen. Dit is een aanwijzing dat de ziekte tot rust is gekomen en niet langer kan worden opgespoord door microscopisch onderzoek van het beenmerg. De patiënt wordt als genezen beschouwd.
Lees hier het gehele persbericht
Maar ook al kan de ziekte klinisch niet meer worden aangetoond, toch kunnen er nog kankerstamcellen in het beenmerg aanwezig zijn. Met ongeveer 50 procent herval van de patiënt en slechts 22 procent overlevingskans na 5 jaar na het begin van de ziekte, vormt dit een reële bedreiging voor een volledig herstel.
Analyse op celniveau
Onderzoekers van DTU en de Universiteit van Kopenhagen besloten daarom een stap dieper te gaan en kankermonsters op het niveau van één cel te onderzoeken. Door een reeks optimalisaties maakt hun workflow het mogelijk het proteoom van afzonderlijke cellen te bestuderen zonder enige noodzakelijke aanrijking vooraf. Het proteoom omvat alle eiwitten in een cel, en het zijn de cellulaire eiwitten die de werkpaarden van de cel zijn. Aldus vertegenwoordigen cellulaire proteomen moleculaire kaarten met hoge resolutie van de huidige toestand van de cel en zijn zij zeer informatief over de cellulaire functie. Door profilering van deze eiwitsignaturen is het nu mogelijk celtypes te onderscheiden op basis van gegevens op eiwitniveau alleen, en de over het algemeen quiescente kankerstamcellen te onthullen.
Ook interessant: Dieper in weefsel kijken kan kankeronderzoek helpen
“We willen ons richten op deze leukemiestamcellen, maar het probleem is dat ze maar een heel klein deel vormen – minder dan 1 procent van de tumormonsters. De standaardbenadering van het bestuderen van kanker, waarbij massaspectrometrieanalyse wordt uitgevoerd op bulk tumormonsters, mist deze zeer minieme celpopulaties.
Nu hebben we voor het eerst de kans om te begrijpen welke eiwitten en hoe de eiwitsignaleringsnetwerken fout gaan in die kankercellen die zich aan therapie onttrekken”, zegt universitair hoofddocent en hoofd van de Proteomics Core Erwin Schoof van DTU Bioengineering, die de studie leidde.
De studie laat zien dat single-cell proteomics kan worden gebruikt om vergelijkbare vragen te beantwoorden als de huidige transcriptoom-gebaseerde (d.w.z. RNA) methoden, maar met het extra voordeel dat het zinvolle informatie geeft over de werkelijke eiwitexpressie binnen de anders verborgen kankercellen. Iets wat met de huidige technologieën op bulkniveau niet mogelijk is.
De onderliggende technologie stelt de onderzoekers ook in staat andere celsystemen in bijvoorbeeld diverse vormen van kanker te begrijpen en kan worden gebruikt om nieuwe inzichten te verschaffen in biotechnologische productiesystemen. Zo kan de technologie bijvoorbeeld aan het licht brengen welke celpopulaties goede producenten zijn en welke niet, en cellulaire markers identificeren die kunnen helpen bij de selectie van die goede producenten.
Lees hier het onderzoek zoals gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications
Geselecteerd voor jou!
Innovation Origins is het Europese platform voor innovatienieuws. Naast de vele berichten van onze eigen redactie in 15 Europese landen, selecteren wij voor jou de belangrijkste persberichten van betrouwbare bronnen. Zo blijf je op de hoogte van alles wat er gebeurt in de wereld van innovatie. Ben jij of ken jij een organisatie die niet in onze lijst met geselecteerde bronnen mag ontbreken? Meld je dan bij onze redactie.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
