Author: Olli A Jänne

Posted on

Solukalvolla tapahtuva EphA2-reseptorin proteolyysi säätelee solujen välistä vuorovaikutusta ja syöpäsolujen invaasiota

Syövän etäpesäkkeiden syntyminen edellyttää syöpäsolujen kulkeutumista läpi tyvikalvon ja soluväliaineen muodostaman tilan. Syöpäsolujen invaasio voi tapahtua solurykelminä tai yksittäisinä soluina, jotka ovat muodoltaan joko pitkänomaisia mesenkymaalisia tai pyöreähköjä, amebamaisesti liikkuvia soluja. Efriinireseptorien (Eph reseptorien) on aikaisemmissa tutkimuksissa todettu olevan tärkeitä syöpäsolujen vaeltamisen säätelijöitä, ja niiden vaikutukset kohdistuvat ensisijaisesti solujen välisiin sekä solujen ja soluväliaineen välisiin vuorovaikutuksiin. EphA2-reseptorin ilmentymisen on osoitettu liittyvän useisiin aggressiivisesti eteneviin syöpätyyppeihin.

Tässä tutkimuksessa Kaisa Lehti työtovereineen kuvaa uuden mekanismin, joilla EphA2 säätelee syöpäsolujen välistä vuorovaikutusta ja invaasiota. Tutkittujen rintasyöpäsolujen pinnalla ilmennetään paitsi EphA2-reseptoria myös proteolyyttistä entsyymiä nimeltä membraani tyyppi-1 matriisimetalloproteinaasi (MT1-MMP). Nämä kaksi proteiinia vuorovaikuttavat toistensa kanssa, ja sen seurauksena EphA2-reseptori pilkkoutuu MT1-MMP:n katalysoimassa tapahtumassa spesifisestä kohdasta – fibronektiini tyyppi-III:n alueelta. Proteiinien vuorovaikutus ja EphA2:n pilkkoutuminen tapahtuvat saman solun pinnalla, ja prosessoitu EphA2 siirtyy solun sisään, mikä puolestaan aktivoi solunsisäisiä signalointireittejä, mm. Src:in ja RhoA:n aktivoitumisen kautta. Näiden tapahtumien seurauksena syöpäsolujen välinen vuorovaikutus heikkenee, solut irtoavat toistaan ja muotoutuvat yksittäisiksi invasiivisiksi syöpäsoluiksi. Viljellyissä soluissa saadut tulokset varmistettiin vielä in vivo -olosuhteissa, joissa osoitettiin EphA2:n proteolyysin seurauksena lisääntynyt yksittäisten syöpäsolujen invaasio ympäröivään stroomakudokseen ja selvästi suurentunut kertyminen imusolmukkeisiin.

Tämän erittäin monipuolisen ja huolellisesti tehdyn työn tulokset osoittivat, että EphA2:n ja MT1-MMP:n välinen vuorovaikutus on biologisesti tärkeä mekanismi, jolla säädellään syöpäsolujen invasiivista potentiaalia. Tuleva tutkimus näyttänee, missä määrin nämä tapahtumat voivat olla uuden lääkekehityksen kohteita.

EphA2 cleavage by MT1-MMP triggers single cancer cell invasion via homotypic cell repulsion. Sugiyama N, Gucciardo E, Tatti O, Varjosalo M, Hyytiäinen M, Gstaiger M, Lehti K. J Cell Biol 201: 467–484, 2013.

Posted on

Onko eturauhasen syövän seulonnasta hyötyä?

Eturauhasen syöpä on läntisen maailman miesten merkittävimpiä kuolinsyitä. Sen varhaiseen toteamiseen on käytetty seerumin prostata-spesifisen antigeenin (PSA:n) määrittämistä. PSA on eturauhaskudoksen tuottama proteiini, ja sen synteesiä säätelevät miessukuhormonit, androgeenit. Seerumin PSA-pitoisuus on useimmiten koholla eturauhasen syövästä kärsivillä potilailla, mutta muutkin eturauhasen sairaudet voivat johtaa kohonneeseen PSA-pitoisuuteen. Viimeisten vuosikymmenien aikana on noussut tavan takaa esiin kysymys siitä, kuinka hyödyllistä on käyttää PSA-määritystä eturauhasen syövän seulontaan oireettomilla miehillä. Toistaiseksi saavutetut tulokset eivät ole olleet yksiselitteisiä, vaikkakin laajassa satunnaistetussa eurooppalaisessa tutkimuksessa osoitettiin viime vuonna, että seulonta vähensi eturauhassyövästä johtuvia kuolemia noin viidenneksellä.

Helsinkiläiset tutkijat (Henrikki Santti ja Ulf-Håkan Stenman) olivat yhdessä tamperelaisten ja Suomen syöpärekisterin tutkijoiden kanssa osallisena edellä mainitussa laajassa eurooppalaisessa eturauhassyövän seulontatutkimuksessa, ja he ovat nyt analysoineet suomalaisen aineiston (The Finnish Prostate Cancer Screening Trial) tulokset 12 vuoden seurannan jälkeen. Suomalainen haara oli koko eurooppalaisen tutkimuksen laajin, ja siihen osallistui yhteensä yli 80 000 miestä neljästä eri ikäryhmästä (55, 59, 63 ja 67 vuotta vanhat miehet seurannan alussa). Seulontaryhmään satunnaistettiin 31 866 ja kontrolliryhmään 48 278 miestä. Seulontaryhmän miehiltä mitattiin seerumin PSA-pitoisuus neljän vuoden välein, 12 vuoden seurannan aikana kolme kertaa. Seulontaryhmässä eturauhassyövän esiintyvyys oli suurempi kuin kontrolliryhmässä, luultavimmin ylidiagnosoinnista johtuen. Toisaalta sekä korkean riskin ja edenneen eturauhasen syöpätapauksia oli tilastollisesti merkitsevästi vähemmän seulontaryhmässä kuin kontrolliryhmässä. Kumulatiivinen eturauhassyöpäkuolemien osuus oli hieman pienempi (0,47 %) seulontaryhmässä kuin kontrolliryhmässä (0,55 %). Ryhmien välillä ei ollut eroa kokonaiskuolleisuudessa. Tämän aineiston tulokset olivat siis pääsääntöisesti samankaltaiset kuin em. eurooppalaisessa tutkimuksessa.

Tämä tutkimus toi lisää tietoa eturauhasen syövän seulonnan mahdollisesta hyödystä. Vielä tiheämmin suoritettu seulonta (esim. kahden vuoden välein) voisi olla tehokkaampi löytämään edenneet syöpätapaukset vähentäen siten syöpäkuolemia. Toisaalta vaakakupissa ovat lisääntyneet kustannukset ja seulonnan ei-toivotut seuraamukset kuten ylidiagnosointi. Eturauhassyövän seulontaan suhtaudutaan edelleen maailmalla epäröiden, ja esim. Yhdysvaltojen Peventive Services Task Force ei suosittele PSA-seulontaa oireettomille miehille. Olisikohan lopulta niin, että seulonnan sijaan alan tutkimusaktiivisuus pitäisi kohdistaa keinoihin, joilla voidaan tunnistaa aggressiivisesti etenevät eturauhasen alatyypit ja joilla pystytään parantamaan tämän syövän hoitoa.

Prostate cancer mortality in the Finnish randomized screening trial. Kilpeläinen TP, Tammela TL, Malila N, Hakama M, Santti H, Määttänen L, Stenman U-H, Kujala P, Auvinen A. J Natl Cancer Inst [Epub ahead of print, 11 March 2013]

Posted on

Geenien luennan säätelijäproteiinit, transkriptiotekijät, sitoutuvat DNA:n spesifisiin vaste-elementteihin

Geenien ilmentymisen säätely tapahtuu pääosin transkriptiotekijöiden kautta. Nämä tekijät tunnistavat geenien ympärillä – niiden säätelyalueilla – olevat vaste-elementeiksi nimitetyt DNA-jaksot ja sitoutuvat niihin, minkä seurauksena geenien lukunopeus aktivoituu tai vaimentuu. Viime vuosien genominlaajuiset tutkimukset ovat osoittaneet, että kyseiset geenien luennan keskeiset säätelyelementit eivät sijaitsekaan geenin transkription aloituskohdan läheisyydessä vaan useimmiten hyvinkin kaukana siitä. Hiljattain päättyneessä laajassa ENCODE-projektissa osoitettiinkin, että aikaisemmin roska-DNA:na pidetty alue on pääosin biologisesti aktiivia ja että mm. geenien säätelyelementit – transkriptiotekijöiden sitomispaikat – sijaitsevat näillä alueilla.

Vaikka solujemme transkriptiotekijät ovatkin valtaosin tunnettuja, niin tieto näiden tekijöiden tunnistamien vaste-elementtien emäsjärjestyksestä on ollut puutteellista. Tässä artikkelissa Jussi Taipale työtovereineen on tehnyt herkuleaanisen suorituksen: he kloonasivat ja ilmensivät viljellyissä soluissa yli tuhat ihmisen tai hiiren transkriptiotekijää ja selvittivät SELEX-tekniikalla näiden proteiinien tunnistamat spesifiset DNA-jaksot. Vaikka kaikkien proteiinien ilmentäminen ei onnistunutkaan, tutkijat selvittivät silti yhteensä 411 transkriptiotekijän DNA-sitoutumisen spesifisyyden ja löysivät niille 239 sitomisen spesifisyyden määräävää DNA-jaksoa. Useimmissa transkriptiotekijöissä on aminohappojakso, jota nimitetään DNA:han sitovaksi alueeksi. Tämän alueen rakenne määräsi pääsääntöisesti vaste-elementin emäsjärjestyksen ydinosan (yli 10 emästä), mutta sen ympärillä olevat A- ja T-rikkaat alueet olivat usein myös tärkeitä. Muita tärkeitä tekijöitä vaste-elementtien rakenteelle olivat sitoutuvan transkriptiotekijän rakenne (monomeerinen vai dimeerinen) ja elementtien keskinäinen etäisyys.

Tämän työn tuloksena tutkijoilla on nyt uudenlainen resurssi, joka avulla on mahdollista ymmärtää paremmin transkriptiotekijöiden ja niiden DNA-säätelyelementtien spesifistä vuorovaikutusta ja tätä kautta sitä koodia, jolla genomisen DNA:n rakenne (vaste-elementti) säätelee geenien ilmentymistä. Näitä vaste-elementtejä on DNA:ssa kuitenkin huikea määrä, ja kukin transkriptiotekijä sitoutuu yhdessä solussa niistä vain murto-osaan. Tuleva tutkimuksen haaste onkin selvittää, kuinka solun kromatiinin rakenne ja sen muokkaus säätelevät vaste-elementtien saatavuutta.

DNA-binding specificities of human transcription factors. Jolma A, Yan J, Whitington T, Toivonen J, Nitta KR, Rastas P, Morgunova E, Enge M, Taipale M, Wei G, Palin K, Vaquerizas JM, Vincentelli R, Luscombe NM, Hughes TR, Lemaire P, Ukkonen E, Kivioja T, Taipale J. Cell 152, 327–339, 2013.

Posted on

Vapaa-ajan liikunta edistää tervettä aineenvaihduntaa

Pitkään kestänyt vapaa-ajan liikunta ja hyvä fyysinen kunto liittyvät yleensä pienentyneeseen riskiin sairastua mm. tyypin 2 diabetekseen ja sydän- ja verisuonitauteihin, mutta pitkäaikaisen liikunnan aineenvaihduntaan spesifisesti kohdistuvien vaikutusten selvittämien on näyttöön perustuvan lääketieteen kannalta haasteellista: umpimähkäistettyjen ja kontrolloitujen pitkäaikaiskokeiden järjestäminen ei liene mahdollista. Tässä laajassa suomalaisten tutkijoiden yhteisprojektissa käytettiin hyväksi kaksospareja, joiden liikuntatottumukset olivat eronneet merkittävästi toisistaan jo yli 30 vuotta. Samaa sukupuolta olevia kaksospareja oli 16, heistä 7 oli monotsygoottisia ja 9 ditsygoottisia. Kaksospareilla saadut tulokset vahvistettiin tutkimalla kolme erillistä ja huolellisesti valittua väestöryhmää, joista kustakin poimittiin kaksi liikuntatottumuksistaan merkittävästi poikkeavaa alaryhmää. Aineenvaihdunnan arviointiin käytettiin NMR-tekniikalla seerumista mitatun yli 100 metaboliitin pitoisuuksia, seerumin “metabolomia”. Kymmeneltä kaksosparilta otettiin lisäksi biopsiat lihaksesta ja rasvakudoksesta geeni-ilmentymisen selvittämiseksi.

Pitkään vapaa-ajalla liikkuneiden kaksosten seerumin metabolomi poikkesi merkittävästi ei-liikkuvien metabolomista, ja samanlainen tulos saatiin kolmessa erillisessä väestöryhmässä. Yksittäisistä metaboliiteista mm. isoleusiinin, a1-hapan glykoproteiinin ja glukoosin pitoisuudet olivat liikkuvilla pienemmät kuin ei-liikkuvilla. Seerumin rasvahapot olivat vähemmän tyydyttyneitä sekä VLDL-partikkelien pitoisuus matalampi ja HDL-partikkelien pitoisuus korkeampi aktiiveilla kuin ei-aktiiveilla henkilöillä. Tulokset olivat riippumattomia kehon koostumuksesta ja/tai rasvan määrästä. Seerumin metabolomiarvot korreloivat fyysisesti aktiiveilla kaksosilla merkittävästi myös lihaksen oksidatiiviseen aineenvaihduntaan ja rasvakudoksen rasva-aineenvaihduntaan liittyvien geenien ilmentymiseen.

Tämän tutkimuksen tulokset tuovat merkittävää uutta aineenvaihduntaan liittyvää mekanistista tietoa ja vahvistusta sille, että korkea fyysinen aktiivisuus ja hyvä aerobinen kunto ennustavat paremmin kuin mikään muu tunnettu tekijä alentunutta riskiä sairastua sydän- tai aineenvaihduntasairauksiin. Uuden vuoden kynnyksellä pitäneekin luvata liikkua enemmän kuin tänä vuonna – terveydeksi.

Long-term leisure-time physical activity and serum metablome. Kujala UM, Mäkinen, V-P, Heinonen I, ym. Circulation 2012, doi: 10.1161/circulationaha,112.105551.