Nowe spojrzenie na przerzuty czerniaka do kości
Rezultaty nowego badania pozwoliły na odkrycie mechanizmu odpowiedzialnego za apoptozę komórek kostnych w przebiegu czerniaka z przerzutami do kości, jednej z najbardziej złośliwych form nowotworu skóry. Badania te, realizowane częściowo dzięki wsparciu finansowanych ze środków Unii Europejskiej projektów ODE i 4-D nanoSCOPE, pomogły w znalezieniu nowego celu leczenia oraz utorowały drogę do skuteczniejszego eliminowania przerzutów czerniaka do kości. Czerniak to nowotwór, który często daje przerzuty do kości, powodując ich zniszczenie i w konsekwencji zwiększone ryzyko złamań oraz silny ból, który znacząco wpływa na jakość życia pacjentów. Przerzuty do kości wiążą się również z niskimi wskaźnikami przeżywalności - statystycznie jedynie 10 % pacjentów przeżyje rok od diagnozy. Jakie znaczenie mają w tym procesie osteocyty, komórki najliczniej występujące w tkance kostnej? Wyższy wskaźnik apoptozy osteocytów zaobserwowano w zmianach kostnych u pacjentów ze szpiczakiem mnogim - nowotworem, który tworzy się w rodzaju białych krwinek zwanych komórkami plazmatycznymi szpiku kostnego. Dotychczas nie było wiadomo, w jaki sposób osteocyty przyczyniają się do przerzutów do kości. Biorąc pod uwagę ten fakt, badacze pracujący w ramach projektu ODE i koordynator projektu 4-D nanoSCOPE - Universitätsklinikum Erlangen w Niemczech - postanowili zbadać szlaki prowadzące do śmierci osteocytów wywołanej czerniakiem.
Ferroptoza - rozwiązanie zagadki
W swoich badaniach zespół wykorzystał zarówno modele in vivo, jak i badania in vitro, zestawiając je z nieukierunkowanymi metodami sekwencjonowania RNA. Badacze odkryli, że głównym mechanizmem odpowiedzialnym za śmierć osteocytów w przerzutach czerniaka do kości jest ferroptoza - zależna od żelaza forma śmierci komórek charakteryzująca się niekontrolowaną peroksydacją lipidów. Komórki czerniaka indukują ferroptozę osteocytów poprzez zwiększenie ekspresji genu kodującego białko HMOX1. „Ze względu na to, że HMOX1 odgrywa kluczową rolę w utlenianiu hemy i metabolizmie żelaza - procesach mających istotne znaczenie w przebiegu ferroptozy, w naszych badaniach skupiliśmy się na udziale HMOX1 w ferroptozie osteocytów indukowanej przerzutami czerniaka”, wskazują autorzy w swoim badaniu. Badacze odkryli również szlak związany z ferroptozą - HIF1α, który wywołuje zwiększoną autofagię (proces, w wyniku którego organizm rozkłada i wchłania własne tkanki lub komórki), powodując degradację ferrytyny, czyli białka, które pozwala na utrzymywanie żelaza wewnątrz komórek. Nadmierna autofagia i degradacja ferrytyny prowadzą do nadmiernego wzrostu poziomu żelaza i peroksydacji lipidów w komórkach, które powodują ferroptozę. Szlak HIF1α stanowi zatem potencjalny sposób modulowania ekspresji HMOX1 i wpływania na ferroptozę zależną od autofagii. Aline Bozec, jedna z głównych autorek badania i wykładowczyni immunoterapii eksperymentalnej w Universitätsklinikum Erlangen, wyjaśnia proces w wypowiedzi przytoczonej w informacji prasowej opublikowanej przez portal AlphaGalileo: „Nasze badania pozwalają na lepsze zrozumienie złożonych oddziaływań zachodzących między komórkami czerniaka a mikrośrodowiskiem kości. Dzięki wskazaniu osi HIF1α-HMOX1 jako kluczowego czynnika modulującego ferroptozę osteocytów, odkryliśmy obiecujący cel dla leków, który może być prawdziwym przełomem w procesie leczenia przerzutów do kości”. Prace w ramach projektu 4-D nanoSCOPE (Advancing osteoporosis medicine by observing bone microstructure and remodelling using a four-dimensional nanoscope) dobiegną końca w grudniu 2025 roku. Prace w ramach projektu ODE (Unknown functions of Osteocyte DEath) zakończą sie z kolei w maju 2026 roku. Więcej informacji: projekt ODE strona projektu 4-D nanoSCOPE
Słowa kluczowe
ODE, 4-D nanoSCOPE, czerniak, kość, przerzuty, nowotwór, ferroptoza, osteocyt