Syöpähoitoja kehitetään solujen vuorovaikutusta tutkimalla

Imusolmukkeilla ja niiden immuuni-, strooma- ja endoteelisoluilla on merkittävä rooli immuunipuolustuksessa. Syöpäsolut lähettävät imusolmukkeisiin usein etäpesäkkeitä, jotka muuttavat imusolmukkeiden solupopulaatioita ja -rakenteita. Syöpäsolujen ja muiden solujen välistä vuorovaikutusta tutkimalla voidaan kehittää syöpähoitojen vaikuttavuutta.

Ihmisen elimistön solut ovat monimuotoisia eli heterogeenisiä. Ihmissolujen uudelleentyypittely yksittäisen solun tarkkuudella on tarpeen, jotta voimme ymmärtää immuunisolujen ja muiden solujen välistä monimutkaista vuorovaikutusta eri sairauksissa.

Kiinnostukseni immunologiaan sai alkunsa lapsuudenaikaisesta vaivasta eli atooppisesta ihottumasta, joka on immunologinen sairaus. Koulussa olin erityisen innostunut matematiikasta; immunologia alkoi kiinnostaa minua tutkimusalana vasta silloin, kun olin suorittanut perustutkinnon yliopistossa.

Kun vuonna 2012 valmistelin väitöskirjaani Osakan yliopistossa Japanissa, osallistuin Keystone Symposia -konferenssiin, jonka aiheena oli ”Chemokines and Leukocyte Trafficking in Homeostasis and Inflammation” eli kemokiinien ja leukosyyttien liikkuminen homeostaasissa ja tulehduksessa. Tuo ensimmäinen kansainvälinen konferenssini oli jotain aivan erilaista kuin olin Japanissa siihen mennessä kokenut. Esitykset olivat todella kiehtovia, ja erinomaiset puhujat avasivat uusia, laajempia näkökulmia immunologiaan. Osa esityksistä sai minut ällistyneenä ihmettelemään, mihin kaikkeen immuunijärjestelmä oikein pystyy. Konferenssin jälkeen oli selvää, että halusin lähteä tutkijaksi ulkomaille.

 

Uudella tekniikalla löytyi uusi vuorovaikutusmekanismi

Tutkimustyöni aikana kiinnostuin imusolmukkeista. Imusolmukkeilla on tärkeä rooli immuunipuolustuksen käynnistäjinä, ja ne estävät taudinaiheuttajien leviämistä elimistössä. Immuunipuolustuksessa keskeisessä asemassa ovat imusolmukkeiden immuunisolut, kuten T- ja B-solut. Viimeaikaiset tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että myös imusolmukkeiden rakenneosat eli strooma- ja endoteelisolut ovat tärkeä osa immuunijärjestelmää. Halusin ryhtyä selvittämään imusolmukkeissa olevien immuunisolujen ja muiden solujen välistä vuorovaikutusta, joka on ilmeisen monimutkaista.

Vuonna 2017 käytin hiiren imusuoniston ja imusolmukkeiden tutkimiseen erilaisia kuvantamistekniikoita, kuten 3D- ja MP-IVM-kuvantamista. Pohdin kuitenkin samalla, olisiko olemassa parempia keinoja selvittää imukudoksen endoteelisolujen heterogeenisyyttä eri puolilla kehoa. Ryhdyimme käyttämään uutta tekniikkaa eli yksisolu-RNA-sekvensointia, joka soveltuikin hyvin endoteelisolujen heterogeenisyyden tutkimiseen. Onnistuimme löytämään uudenlaisen imusolmukkeiden endoteelisolujen ja neutrofiilien välisen vuorovaikutusmekanismin, jolla saattaa olla ratkaiseva merkitys taudinaiheuttajien leviämisen estämisessä (Takeda et al., Immunity, 2019).

 

Apua erityisesti rintasyövän hoitoon

Ryhdyimme tutkimaan syöpäsoluja, mikä oli minulle uusi aluevaltaus. Tutkimme nyt syövän etäpesäkkeiden vaikutusta kasvaimia tyhjentäviin ('tumor-draining') imusolmukkeisiin. Menetelmänä käytämme potilailta saatujen aineistojen yksisolu-RNA-sekvensointia. Kuolemaan johtavissa syövissä etäpesäkkeet eli metastaasit ovat merkittävä tekijä. Syöpäsolut lähettävät etäpesäkkeitä usein imusolmukkeisiin, joissa syöpäsoluja vastaan taisteleva immuunivaste kehittyy. Imusolmukkeiden etäpesäkkeet muodostavat immuunivastetta heikentävän ympäristön, joka vaarantaa kasvainimmuniteetin.

Toimimme yhteistyössä Turun yliopistollisen keskussairaalan kanssa ja saamme käyttöömme sairaalan potilailta otettuja kudosnäytteitä. Tutkimalla rintasyöpäpotilaiden imusolmukkeita voimme selvittää, millä tavoin syövän etäpesäkkeet muuttavat imusolmukkeiden solupopulaatioita ja -rakenteita. Rintasyövän hoitoon ei ole käytettävissä monia lääkkeitä. Vaikka niin sanottujen immuno-onkologisten hoitojen tutkimusta tehdään tällä hetkellä runsaasti, rintasyöpäpotilaat hyötyvät varsin vähän immuunihoidosta. Kun tunnemme paremmin syöpäsolujen ja muun elimistön välistä vuorovaikutusta, voimme kehittää uusia syöpähoitoja.

Perinteisin menetelmin emme pysty kattavasti kuvaamaan, minkä tyyppisiä soluja kasvaimessa ja kasvainta tyhjentävissä imusolmukkeissa on tai miten tietyt solujen alatyypit muuttuvat etäpesäkkeessä. Esimerkiksi T-soluissa on useita heterogeenisiä alatyyppejä, kuten auttaja-, tappaja- ja säätelijä-T-soluja. Oletamme, että T-solujen tapaan myös strooma- ja endoteelisolut ovat heterogeeninen ryhmä, jonka erilaiset alatyypit reagoivat eri tavoin sairauksien yhteydessä.

Aineistomme perusteella näyttää alustavasti siltä, että syöpäpotilaiden välillä on yksilöllisiä eroja. Tutkimuksemme voi tuottaa tietoa, jonka avulla voimme parantaa nykyisten syöpähoitojen, kuten immuno-onkologisten hoitojen, vaikuttavuutta. Potilailla, joiden vaste immuno-onkologiseen hoitoon on hyvä, kasvaimeen on usein kertynyt runsaasti sytotoksisia immuunisoluja eli tappajasoluja. Oma tutkimukseni voi paljastaa erityisiä strooma- tai endoteelisoluja, jotka osaltaan vaikuttavat immuunisolujen, kuten lymfosyyttien ja antigeenejä esittelevien solujen, rekrytointiin tai aktivointiin primäärikasvaimessa tai kasvainta tyhjentävissä imusolmukkeissa.

 

Kuva Takedasta.

 

 

Akira Takeda työskentelee tutkimusryhmän johtajana Turun yliopiston MediCity-tutkimuslaboratoriossa. Tohtoriksi Japanissa vuonna 2014 väitellyt Takeda tuli Turkuun post doc -tutkijaksi Sirpa Jalkasen tutkimusryhmään. Syyskuusta 2020 lähtien hän on johtanut omaa tiimiään, joka tutkii strooma- ja immuunisolujen vuorovaikutusta terveillä ja sairailla.

 

 

 

Linkkejä:

https://twitter.com/akirataked
https://www.cell.com/immunity/fulltext/S1074-7613(19)30297-3#.XUw3ntgrdyc.twitter

 

Lue lisää