Hoe kunnen cellen en immuuncellen van het menselijk lichaam snel reageren op fysische en chemische veranderingen in hun omgeving?
Hoewel genetische mutaties veranderingen in de eigenschappen van een cel kunnen veroorzaken, kunnen niet-genetische mechanismen zorgen voor snelle aanpassing, in een proces dat in het algemeen celplasticiteit wordt genoemd. Celplasticiteit is betrokken bij fundamentele biologische processen in volksgezondheid en ziekte. Tumorcellen kunnen bijvoorbeeld verschuiven van een zeer proliferatieve toestand naar een meer invasieve toestand, en zo de uitzaaiing van kanker bevorderen. Aan de andere kant kunnen immuuncellen tijdens een ontsteking transformeren in cellen die een ontstekingsreactie uitvoeren en weefselherstel bevorderen. Ongecontroleerde ontstekingen die uit de hand lopen, kunnen leiden tot weefselbeschadiging en uiteindelijk tot septische shock.
Een groep van Institut Curie in Parijs vond nu een nieuwe boosdoener van deze processen op moleculair niveau; werk dat onlangs is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift NATUUR.
De onderzoekers ontdekten dat cellen die verantwoordelijk zijn voor metastasevorming of immuuncellen die betrokken zijn bij ontstekingen en sceptische shock, verhoogde hoeveelheden koper hebben, wat verantwoordelijk is voor veranderingen in celplasticiteit. Interessant is dat koper in cellen wordt opgenomen via een eiwit genaamd CD44 en hyaluronzuur, waarvan ook bekend is dat het een ingrediënt is in veel schoonheidsproducten. Er was al bewijs van metaalopname door CD44 in kankercellen door het onderzoeksteam, eerder gepubliceerd in het tijdschrift Natuurchemie. CD44 is een eiwit dat al tientallen jaren uitgebreid wordt bestudeerd en in veel celtypen wordt aangetroffen, waaronder cellen van het immuunsysteem, kankercellen, cellen die betrokken zijn bij wondgenezing, voorlopercellen van rode bloedcellen en nog veel meer. De wetenschappers toonden aan dat koper dat door CD44 wordt opgenomen, zich ophoopt in de mitochondriën van de cellen, organellen die verantwoordelijk zijn voor de energieproductie.
Verder politiewerk om de fundamentele processen te onderzoeken heeft geleid tot de bevindingen dat koper het metabolisme in deze mitochondriën regelt, dwz directe effecten heeft op de energieproductie van de cel. Dit verandert op zijn beurt de niveaus van moleculen die metabolieten worden genoemd en die van invloed zijn op hoe genen in de cel worden gelezen. In het bijzonder werden de niveaus van NAD(H) aangetast, een van de bekendste en belangrijkste metabolieten die in menselijke cellen bekend zijn. Kortom, deze veranderingen hebben effect op wat de cel kan doen en eruit zien en beïnvloeden de functie ervan.
Verder ontwikkelden de wetenschappers een nieuwe small drug-achtig molecuul, gebaseerd op het anti-diabetesgeneesmiddel metformine, dat deze processen kan blokkeren door dit koper te binden en te inactiveren. Dit beïnvloedt vervolgens de energieproductie van de cel en uiteindelijk zijn functie. In de context van immuuncellen konden de onderzoekers dus minder agressieve immuuncellen bereiken en ontstekingen in muismodellen dempen. Dit nieuwe medicijnprototype zou muizen van septische shock kunnen redden.
Maar dat was nog niet alles. De studie toonde ook aan dat deze fundamentele processen die ten grondslag liggen aan ontstekingen ook worden aangetroffen bij kanker, meer bepaald in moleculaire gebeurtenissen die de vorming van metastasen kunnen veroorzaken! Deze benadering zou dus mogelijk kunnen worden toegepast om metastase te bestrijden. Aangezien wereldwijd meer dan 11 miljoen mensen per jaar sterven aan septische shock en 90% van de sterfgevallen door kanker te wijten is aan uitzaaiingen, is er nu grote hoop dat dit kan worden ontwikkeld tot nieuwe medicijnen, die veel patiënten op wereldschaal kunnen helpen.
Over het algemeen is deze studie nu veelbelovend, zowel op moleculair fundamenteel onderzoeksniveau als op potentiële klinische toepassingen. Het stelt ook de vraag hoeveel koper goed voor ons is?
Bron: Institut Curie
