Nature dergisinde yayımlanan Sun ve arkadaşlarının araştırması, kemiklere kanser yayılımının süreçlerine dair yeni bir bakış açısı sundu. Sun ve arkadaşlarının araştırması, kanser hücrelerinin özellikle omurga kemiklerine yönelmesinin altında yatan mekanizmaları aydınlatmakta ve kanser metastazı üzerine yeni bilgiler sunmaktadır. Metastaz, yani kanser hücrelerinin başka organlara yayılması, kansere bağlı ölümlerin ana nedenidir. Özellikle meme ve prostat kanserlerinde görülen bu durum, kemik mikroortamının kanser hücrelerini çekme ve onların kemik yıkıcı metastazlar oluşturmasını teşvik etme yeteneğinden kaynaklanır.
Araştırmanın odak noktası, tümör hücrelerinin iskeletin çeşitli bölgelerine yayılmasında yerel faktörlerin rolünü incelemektir. Bulunan sonuçlar, kemiklerdeki osteoblast adı verilen kemik oluşturan hücreler ile tümör hücreleri arasında, hem fiziksel hem de sinyal yolu bazında etkileşimler olduğunu göstermektedir. Bu etkileşimler sonucunda osteoklast adı verilen kemik yıkımı yapan hücrelerin sayısı artmakta, bu da zararlı kemik kırıklarına ve ciddi sağlık sorunlarına yol açabilmektedir.
Sun ve ekibinin araştırması, farklı kemik bölgelerinde bulunan osteoblastların, tümör hücrelerini çekme ve metastaz oluşturma yeteneklerinin değişebileceğini ortaya koymaktadır. Özellikle omurga kemiklerinin gelişiminde ve işlevinde önemli bir rol oynayan belirli bir tür iskelet kök hücresi (SSC) türünün, kanserin omurga kemiklerine yayılmasını da aracılık ettiği belirlenmiştir.
Araştırmanın ilgi çekici bulgularından biri, uzun kemiklerle omurga kemiklerinin kök hücrelerinin gen ifade profillerinin farklı olması ve omurga kök hücrelerinde ZIC1 ve PAX1 transkripsiyon faktörlerinin yüksek düzeyde ifade edilmesidir. Bu keşif, omurga kök hücrelerinin gerçek kök hücreler olduğunu ve omurga kemiklerinin oluşumunda kritik bir rol oynadığını doğrulamaktadır.
Fareler üzerinde yapılan deneylerde, meme kanseri hücreleri enjekte edildiğinde, bu hücrelerin çoğunlukla omurga kemiklerinde yoğunlaştığı gözlemlenmiştir. İlginç bir şekilde, tümör hücrelerinin omurga kemiklerine yönelmesi, kan damarlarının özelliklerinden ya da kan akış hızından kaynaklanmamakta, bunun yerine omurga kök hücrelerinin varlığına bağlı olduğu anlaşılmıştır.
Araştırmacılar, omurga kök hücrelerinden türetilen kemik organoidleri kullanarak, bu hücrelerin tümör hücrelerinin göçünü teşvik eden ve büyümelerini olası kılan MFGE8 proteini ürettiğini keşfettiler. Ayrıca, insan omurga kemiklerinde de omurga kök hücrelerinin bulunduğunu ve bu hücrelerin MFGE8 ifadesi yoluyla metastaz oluşumunu aracılık ettiğini gösterdiler.
Bu bulgular, belirli omurga kök hücre özelliklerinin tümörlerin omurga kemiklerine yayılma eğilimini artırdığını ortaya koymaktadır. Ancak, tümör hücrelerinin kemik ortamında hayatta kalıp çoğalma yeteneklerinin bu hücreler tarafından nasıl etkilendiği henüz net değildir. Araştırma, aynı zamanda MFGE8’in kemik kütlesini azalttığı ve vücuttaki diğer iskelet hücreleri tarafından da üretildiği bulgusunu sunmaktadır. Bu nedenle, MFGE8’in spesifik olarak omurga SSC’lerinde ifade edilmesinin fizyolojik rolünün belirlenmesi önemlidir.
Yaşlanma süreci, uzun kemik kök hücrelerini direkt olarak etkileyerek, bu hücrelerin osteoblast üretme kapasitesini azaltır ve osteoklast aktivitesini teşvik eden faktörlerin üretimini artırır. Bu da zamanla kemik kütlesinde azalmaya neden olur. Sun ve ekibinin çalışması, bu mekanizmaların yaşlı farelerde ve insanlarda omurga kök hücrelerini nasıl etkilediğini ve yaşlılıkta ve menopoz sonrasında görülen kemik problemleri ve omurga kırıklarını açıklamada önemli olabilir.
Son olarak, bu araştırma SSC ailesini genişleterek, gelecekte diğer SSC türlerinin keşfedilebileceğine işaret etmektedir. Bu bulgular, kemiklere yayılan tümörlerin tedavisi ve omurga ile ilişkili kemik hastalıklarının mücadelesine yönelik yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilmesine önemli katkılarda bulunabilir.
Nature 621, 481-482 (2023)
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-02768-2
