Eine Entdeckung könnte vorhersagen helfen, welche Zellen zu Krebszellen werden

Ein Katalog von Brustzellen wurde erstellt, um den Ursprung von Krebs zu finden und vorherzusagen, welche Zellen sich zu Krebszellen entwickeln könnten.

Brustgewebe verändert sich im Laufe des Lebens einer Frau erheblich. Daher ist es besonders schwierig, für plötzliche Veränderungen, die zu Krebs führen können, Biomarker zu finden. Die außerordentliche Professorin Dr. Camila dos Santos vom Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) und ihr Team identifizierten Tausende Arten normaler menschlicher und muriner Brustzellen und erstellten einen Katalog der Brustzellen. Dieser neue Katalog definiert gesundes Brustgewebe neu und eröffnet Wissenschaftlern die Möglichkeit, den Ursprung einer Krebsentwicklung oder anderer Veränderungen des Brustgewebes zu bestimmen.

Jede Brustzelle kann zu einer Krebszelle werden. Dos Santos sagt: "Das Risiko für Brustkrebs können Sie erst verstehen, wenn Sie zunächst normale Brustzellen verstehen. Wenn wir also über Prävention und sogar zielgerichtete Therapien nachdenken, verhindern wir, dass sich die richtigen Zellarten in Krebszellen verwandeln."

Abbildung-1: Säugetiergewebe besteht aus verschiedenen Zellen, darunter Epithelzellen (rosa), Immunzellen (Cyan beziehungsweise Türkis) und Fettzellen (schwarz), die in diesem Querschnitt durch das Brustgewebe einer Maus zu sehen sind.

Die herkömmliche Methode zur Katalogisierung von Zellen besteht darin, einige spezifische Gene im Zusammenhang mit ihrer Funktion zu verfolgen. Um die Zellen umfassender zu klassifizieren, wandte sich das Team von dos Santos einer relativ neuen Technik zu: Einzelzell-RNA-Sequenzierung (single cell rna sequencing). Das Team untersuchte in mehr als 15.000 Zellen aus Brustgewebe von Mäusen und Menschen die Aktivität einiger Gene. Samantha Henry, eine Masterstudentin aus dem Labor von dos Santos an der Stony Brook University, beschrieb die Studie so: "Wir haben tatsächlich für jede Zellgruppe einen Katalog aus vielen Genen erstellt, um sie besser zu charakterisieren."

Zellvielfalt im Brustgewebe

Eine Zellgruppe umfasst gewöhnlich östrogenrezeptorpositive Zellen. Das Team von dos Santos stellte jedoch fest, dass sich diese Gruppe in mehrere Untergruppen aufteilen lässt, die jeweils unterschiedlich auf Behandlungen reagieren könnten. Bei der Analyse nicht krebsartigen Brustgewebes nulliparer Frauen, also Frauen, die nie geboren hatten, erhielt das Team daher eine Gruppe menschlicher Brustzellen (hTM), deren Cluster aus Brustepithelzellen (EPCAM+), myeloischen Zellen (SERPINE1+), T-Lymphozyten (CD3E+), B-Lymphozyten (MS4A1+), endothelähnlichen Zellen Claudin 5 (CLDN5) und fibroblastenähnlichen Zellen (MYLK+) bestanden (Abbildung-2A).

Abbildung-2: A) UMAP-Diagramm der Clusterverteilung des gesamten nicht krebsartigen Brustgewebes nulliparer Frauen (n=5, hTM). B) UMAP-Diagramme mit den Expressionsniveaus der mRNAs von EPCAM, SERPINE1, CD3E, MS4A1, CLDN5 und MYLK in den hTM-Clustern.

Abbildung-3: A) Punktdiagramm und Dendrogramm-Verzweigung mit Mittelwert und prozentualem Anteil exprimierter Gene, die Cluster epithelialer Zelllinien (hECs) unterscheiden und klassifizieren. B) Projektion einer Diffusionskarte, die eine Monocle-gestützte Anordnung der hEC-Cluster entlang einer transkriptionellen Trajektorie zeigt. Die Pfeile sollen verdeutlichen, dass ein möglicher Teil des Zellschicksals bipotenter Vorläufer (hEC3) zu myoepithelialen Vorläufern (hEC5) und vermuteten luminalen Vorläufern (hEC2 und hEC4) führt.

In Zusammenarbeit mit Adam Siepel, Professor für Computerbiologie am CSHL, und seinem Team zeigte das Team von Santos außerdem, dass Brustzellen von Maus und Mensch ähnliche genetische Profile haben. Dies erklärt auch, warum Studien an Mäusen für Menschen relevant sein könnten. Marygrace Throusdell, Expertin für computergestützte Wissenschaft im Labor von dos Santos, sagte: „Wir ringen immer wieder mit einer eindeutigen Einordnung bestimmter Zelltypen. Manchmal sehe ich jedes Gen dort und denke dann, dass noch etwas anderes zum Vorschein kommen wird“.

Derzeit versucht das Labor, normale genetische Veränderungen von krebsassoziierten zu unterscheiden. Dos Santos äußerte die Hoffnung, dass die Liste der Brustzelltypen die betreffenden Zellarten aufzeigen und die Forschung künftig zu Behandlungsmöglichkeiten führen werde.