Fibroblasternes hemmeligheder kan være nøgle til at forstå brystkræft

Brystkræft er en af de mest udbredte kræftformer på verdensplan og påvirker millioner af kvinder hvert år, men dens komplekse natur forbliver stadig lidt af en gåde. Kompleksiteten skyldes genetiske variationer blandt patienter, tumorens evne til at tilpasse sig og modstå behandlinger, og ikke mindst mangfoldigheden i typer og stadier af sygdommen.

"På trods af den store variation i brystkræftformer er der ét forhold, der gør sig gældende for næsten alle sammen: De udgår fra det særlige kirtelområde af brystet, hvor mælkeproduktionen finder sted, som man kalder for lobuli. Hvorfor det forholder sig sådan, er fortsat en gåde. Men nøglen til at forstå det kan ifølge vores forskning blandt andet være at finde blandt de såkaldte fibroblaster," fortæller én af hovedforfatterne til et nyt forskningsstudie, Mikkel Morsing Bagger, postdoc ved Division of Translational Cancer Research på Lunds Universitet.

"Vi har fundet, at der lige præcis omkring lobuli befinder sig en særlig fibroblast, de såkaldte lobulære fibroblaster, og at netop disse støtter tumorcellers vækst."

Findes flere typer

Fibroblaster er bindevævsceller, som findes overalt i menneskekroppen og er afgørende for kroppens funktioner. De er afgørende for sårheling og for opretholdelsen af f.eks. hudens og andre organers strukturelle integritet ved blandt andet at producere proteinet kollagen, der giver væv styrke, men også andre vigtige matrixkomponenter i det omkringliggende væv.

"Fibroblaster er indtil for nylig blevet opfattet som én celletype. Tidligere anerkendte man ikke deres betydning og betragtede dem som en relativt passiv og ensartet cellegruppe uden større variation."

Den nye forskning afslører imidlertid, at der i både det normale bryst og i brysttumorer findes to fibroblasttyper: interlobulære og lobulære, hvoraf kun de lobulære fremmer væksten af tumorceller.

"Ved at sammenligne disse subtyper får vi en bedre forståelse af de ændringer, der sker i bindevævet, når kræft opstår – og disse ændringer kan vi så forsøge at udnytte til at udvikle mere effektive behandlinger mod brystkræft."

Nuværende analyser slår cellerne ihjel

Studiet er ikke det første til at identificere potentielle forskelle mellem fibroblasttyper. I de senere år har nye teknologier givet større muligheder for at undersøge forskellene. Mikroarrays, sekventering og især den såkaldte enkeltcelle-RNA-sekventeringsteknologi - en metode til at analysere genekspressionen - aktiviteten af generne - i individuelle celler, har vundet frem.

"Enkeltcelle-RNA-teknologien har givet stadig mere detaljeret indsigt i cellernes mulige funktion og forskelle og har åbnet vores øjne for fibroblasternes transkriptionelle heterogenitet – det vil sige, at de sandsynligvis omfatter flere forskellige typer, også i det enkelte væv, som brystet."

RNA-profilen giver et overblik over, hvilke gener der på et givent tidspunkt kan udtrykkes og aflæses som protein i cellen, men teknologien har også sine begrænsninger.

"Eftersom man slår cellerne ihjel for at få fat på RNA'et, kan man bagefter ikke studere den levende celle og bekræfte, om de forskelle, man eventuelt finder i RNA'et, også giver sig udslag i egentlige funktionelle forskelle."

For eksempel, om de påvirker tumorcellers vækst forskelligt eller har indflydelse på andre cellers egenskaber.

"Her adskiller vores studie sig væsentligt, idet vi ved hjælp af en biologisk markør har været i stand til at adskille to levende fibroblastcelletyper, som så viste sig ikke alene at adskille sig med hensyn til deres RNA-profiler, men også i væsentlige cellulære funktioner."

Fibroblasterne i en tumor er forandret

Forskerne identificerede den biologiske markør – i fagsprog biomarkøren - ud fra en analyse af det normale kirtelvævs struktur. Brystets kirtelvæv er groft sagt bygget op af to enheder: Mindre endestykker, eller lobuli, som under laktation danner mælk, og så de større gangstykker, som leder mælken ud til vorten.

"Det minder måske lidt om en klase vindruer, hvor vindruerne svarer til endestykkerne, og stilken til gangstykkerne. Vi har tidligere fundet, at der eksisterer en særlig fibroblast omkring endestykkerne, som udtrykker et bestemt protein, nemlig CD105 eller endoglin. Dem kalder vi de lobulære fibroblaster, mens de, der findes omkring gangstykkerne, kaldes interlobulære fibroblaster."

Når man undersøger brystkræft, så er kirtelvæv og bindevæv forandret i sådan en grad, at man ikke længere kan identificere endestykker og gangstykker. Men med biomarkøren, CD105, kunne forskerne pludselig skelne de to typer fibroblaster i tumorens bindevæv.

"Man ved dog også, at fibroblasterne i en tumor er forandret, dog ikke pga. mutationer som tumorcellerne – og man kalder dem derfor cancer-associerede fibroblaster eller bare CAFs. Så for os opstod spørgsmålet, hvilke forandringer der sker med de lobulære fibroblaster, når de bliver til cancer-associerede fibroblaster – f.eks. om de stadig støtter tumorcellernes vækst."

MyCAFs og iCAFs

For at kunne lave sammenligningerne fik forskerne brysttumorer fra Rigshospitalets patologiafdeling og sorterede fibroblasterne efter, om de udtrykte CD105 eller ej ved hjælp af fluorescence-activated cell sorting (FACS), en teknik til at sortere levende celler baseret på deres udtryk af cellemembranproteiner.

”Det viste sig, at de lobulære fibroblaster var væsentligt forandret.”

De forandrede lobulære fibroblaster mindede om såkaldte myofibroblast cancer-associerede fibroblaster (myCAF), en type specialiserede celler, der spiller en central rolle i f.eks. vævsreparation ved blandt andet at bidrage til produktionen af ekstracellulært matriks.

"Der var dele af de lobulære fibroblasters identitet, der var bevaret i myCAF, mens andre var forandret, men det afgørende var, at myCAFs stadig støttede tumorcellernes vækst, ligesom de lobulære fibroblaster fra normalt væv også gjorde det."

Også de interlobulære fibroblaster var forandret i tumorerne og var begyndt at udtrykke gener som ellers typisk findes i – eller påvirker – immunceller og inflammation. Derfor kaldes disse inflammatoriske-CAFs (iCAFs).

”Men hverken iCAFs eller deres normale modpart, de interlobulære fibroblaster, ser ud til at spille nogen rolle for tumorudviklingen, hvilket var højst overraskende.”

Uvurderligt fremskridt

Når forskerne måler fibroblasternes påvirkning på tumorcellernes vækst, laver de såkaldte xenografts. Her injiceres fibroblaster og tumorceller ind i brystvæv på mus, og i de efterfølgende uger måles tumorcellernes vækst ved at måle tumorens størrelse med en skydelære.

"Til den slags forsøg skal man typisk anvende mange fibroblaster, men fordi cellerne har en begrænset levetid i laboratoriet, er det en vanskelig opgave. For at løse dette indsætter vi et gen i cellerne, såkaldt telomerase, som forlænger deres levetid."

Det lykkedes forskerne at lave cellelinjer af fibroblaster fra brystkræfttumorer, endda også af hver af subtyperne, iCAF og myCAF.

"Det er et meget stort skridt fremad. Der findes simpelthen ikke tilsvarende i dag. Generelt er cellelinjer uvurderlige, når forskere skal undersøge cellers funktion og på den måde hjælpe med at finde de mekanismer, som gør, at nogle fibroblaster støtter tumorcellers vækst – i håbet om at kunne hæmme den."

I studiet argumenterer forskerne også for, at det faktisk er de normale fibroblaster, der forandrer sig og bliver til CAF'er. Det har ellers været påvist i mus, at fibroblaster fra knoglemarven, såkaldte mesenkymale stamceller, kan bevæge sig til brysttumorer og der føre til, at kræfttumoren metastaserer og spreder sig.

"Hvis det var tilfældet, ville sådan en celle naturligvis være afgørende at finde og hæmme. Vores forsøg viser imidlertid, at, ulig i mus, der er der allerhøjst et meget begrænset bidrag fra fibroblaster fra knoglevæv i de humane brysttumorer. Det tyder altså på, at det i langt overvejende grad er de normale fibroblaster i brystvævet, der forandrer sig og bliver til CAF’er."

Fibroblastprofil afslører særlig dårlig prognose 

Først og fremmest viser de nye forsøg, at iCAFs udvikler sig fra interlobulære fibroblaster, mens myCAFs stammer fra lobulære fibroblaster.

"Indtil videre har det kun været noget, man har kunnet spekulere i. Nu har vi for første gang vist, at der i lobuli, hvor brystkræft oftest opstår, befinder sig en fibroblast, som tilsyneladende støtter tumorcellernes vækst, hvis kræften skulle opstå.”

Denne skelnen mellem myCAFs og iCAFs, samt deres oprindelse fra hhv. lobulære og interlobulære fibroblaster, understreger fibroblasternes specialiserede roller i brystkræftens udvikling. Forskerne fandt også, at helt bestemte RNA-profiler fra myCAFs i det lobulære væv fra brystkræftprøver korrelerer med dårlig prognose blandt patienterne.

”Det skal dog underbygges med mere data, men da vi har adgang til materiale og kliniske data fra et af verdens største enestående studier af brystkræft, SCAN-B, i Sverige, håber vi at kunne fortsætte undersøgelserne af fibroblasternes vigtige indflydelse på brystkræft,” slutter Mikkel Morsing Bagger.