Kankercel beweegt als een roofdier Lévy-loopje mogelijk achilleshiel van de kankercel

Kankercellen die uitzaaien bewegen zich net als roofdieren die zoeken naar een prooi. Goedaardige cellen doen dat niet. Dat blijkt uit internationaal onderzoek naar de beweegpatronen van kankercellen dat deze maand verscheen in Nature Communications en waar celbiologen van het Radboudumc aan meewerkten. Door dit looppatroon te dwarsbomen, ontstaan nieuwe mogelijkheden om uitzaaiingen te remmen.

Van het lukraak heen en weer friemelen van algen en bacteriën, tot de doelgerichte bewegingen van zoogdieren; bijna alles wat leeft beweegt. Een type beweging die bij veel organismen voorkomt, is de zogenaamde Lévy-beweging. Hierbij worden kleine diffuse bewegingen afgewisseld met lange verplaatsingen (zie kadertekst). Deze beweging is typerend voor roofdieren die op zoek zijn naar schaarse prooien, maar komt ook bij mensen voor en zelfs bij bacteriën, individuele afweercellen en losse celonderdelen. Ook kankercellen blijken zich volgens dit patroon te bewegen.
 
Paadje
Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van het Ulsan National Institute of Science and Technology uit Zuid-Korea onderzocht de functie van de Lévy-beweging bij kankercellen. Zij gebruikten hiervoor kleine microscoopplaatjes waarin een minuscuul paadje was geëtst. Dit paadje was breed genoeg voor één cel om vrijuit van links naar rechts te bewegen (filmpje). De onderzoekers keken naar de bewegingen van zowel goed- als kwaadaardige borstkanker-, huidkanker- en prostaatkankercellen. Alleen de kwaadaardige cellen bewogen volgens het Lévy-patroon. Eerst een lange weg naar links of rechts, gevolgd door een verzameling kleinere stapjes heen en weer, gevolgd door een nieuwe lange ruk. Goedaardige cellen deden dit niet. Zij lieten alleen diffuse bewegingen zien.

Lange ruk en kleine stukjes
De Lévy-beweging lijkt een beetje op wat je doet als je zoekt naar kwijtgeraakte sleutels. Je begint gedetailleerd te zoeken op een locatie, bijvoorbeeld je tas. Daarna maak je een sprong naar een nieuwe locatie, bijvoorbeeld de keukenla, waar je opnieuw fijnmazig gaat zoeken. Deze afwisseling tussen gerichte grote sprongen en kleine bewegingen is ook typerend voor de Lévy-beweging. In het wild, bijvoorbeeld als roofdieren zoeken naar een prooi, blijkt dit een gunstige tactiek te zijn met een optimale balans tussen inspanning en zoekresultaat.

 
3D-model
Nu bestaan rechte paadjes op zich wel in levend weefsel, bijvoorbeeld langs spiervezels of bindweefselbundels, maar de meeste weefsels hebben een ingewikkelde driedimensionale opbouw. Onderzoekers van het Radboudumc keken daarom naar het gedrag van kankercellen in een 3D-model van bindweefsel. Ook hier vertoonden kwaadaardige kankercellen de typische Lévy-bewegingen. Dit 3D-model is al een stap dichterbij de werkelijke situatie, maar houdt geen rekening met omgevingsfactoren. Om de invloed van deze omgevingsfactoren op de beweging van cellen te meten, , was de volgende stap om het gedrag van kankercellen te bestuderen in levende tumoren.
 
Muis
In de huid van een muis keken de Radboudonderzoekers naar zowel goed- als kwaadaardige melanoomcellen. Beide celtypes verspreidden zich met haarvormige uitlopers die zich in de ruimtes tussen bindweefsel, bloedvaten, zenuwen en spiercellen wringen. Ook hier deden alleen de kwaadaardige tumorcellen dat op de Lévy-manier (filmpje). Deze cellen waren sneller en doelgerichter en lieten zich niet beïnvloeden door factoren uit de omgeving. Blijkbaar is deze vorm van beweging de meest optimale strategie voor kankercellen om snel en doelgericht nieuwe plekken in het lichaam te vinden die geschikt zijn voor tumorgroei.
 
Achilleshiel
Omdat de roofdierbeweging een intrinsieke eigenschap van de kwaadaardige kankercel blijkt te zijn, is het interessant om deze bewegingsmogelijkheid uit te schakelen. Mogelijk kan dit de tumorcellen verhinderen in hun roofdierbewegingen en zo uitzaaiing stoppen. De onderzoekers schakelden daarvoor twee eiwitten uit die samen moeten werken om een cel gericht voort te laten bewegen. Zonder deze samenwerkende eiwitten veranderde de Lévy-beweging in een standaard diffuse beweging die karakteristiek is voor goedaardige, niet uitzaaiende kankercellen. De Lévyloop zou wel eens de achilleshiel van de kankercel kunnen zijn.

Publicatie in Nature Communications: Lévy-like movement patterns of metastatic cancer cells revealed in microfabricated systems and implicated in vivo, Sabil Huda, Bettina Weigelin, Katarina Wolf, Konstantin V. Tretiakov, Konstantin Polev, Gary Wilk, Masatomo Iwasa, Fateme S. Emami, Jakub W. Narojczyk, Michal Banaszak, Siowling Soh, Didzis Pilans, Amir Vahid, Monika Makurath, Peter Friedl, Gary G. Borisy, Kristiana Kandere-Grzybowska & Bartosz A. Grzybowski, Nature Communicationsvolume 9, Article number: 4539 (2018)

• Meer weten over deze onderwerpen? Klik dan via onderstaande buttons door naar meer nieuws.

  Radboudumc Centrum voor Oncologie Nieuws homepage Patientenzorg en Nieuws en verhalen