Onderzoekers van het Barts Cancer Institute aan de Queen Mary University of London hebben een baanbrekende ontdekking gedaan over de rol van mitochondriale dynamiek bij het controleren van de migratie van melanoom huidkankercellen, zoals onthuld in een studie gepubliceerd in Nature Communications. Daarnaast ontdekten ze dat de AMP-geactiveerde proteïnekinase (AMPK) fungeert als een cruciale sensor voor tumorverspreiding.
Eva Crosas-Molist, een onderzoeker van de Queen Mary University of London, verklaarde:
Deze uitzaaiende cellen herbedraden zichzelf om zeer efficiënt te zijn. Ze hebben slechts lage energieniveaus nodig om te bewegen, wat hen helpt te overleven in de potentieel stressvolle omgevingen waar ze naartoe migreren, waar mogelijk een gebrek aan voedingsstoffen of zuurstof is.
De studie onthulde dat ATP-energie afkomstig van de mitochondriën, bekend als de krachtcentrale van de cel, onmisbaar is voor celmigratie in vergelijking met glycolyse. Verlengde mesenchymale migratie vereist hoge niveaus van ATP voor sterke adhesie en fusie met de mitochondriën. De onderzoekers observeerden dat, om discoidine domeinreceptor 1-gemedieerde adhesie te remmen, ATP-niveaus in de cellen afnemen, wat de AMPK activeert en de myosine fosfatase deactiveert, inclusief Myosine II, waardoor afgeronde amoeboïde migratie mogelijk wordt. Dit proces stelt kankercellen in staat zich los te maken van de oorspronkelijke tumor en zich naar verschillende delen van het lichaam te verspreiden. Afgeronde amoeboïde migratie vergemakkelijkt een efficiëntere beweging van cellen door het hele lichaam, terwijl mesenchymale migratie meestal langzamer verloopt.
Mitochondriale splitsing maakt ook deel uit van dit proces, geactiveerd door AMPK. Cellen die afgeronde amoeboïde migratie ondergaan, vertonen een hogere intrinsieke AMPK-activatie, wat leidt tot mitochondriale fragmentatie. De onderzoekers ontdekten dat belemmering van mitochondriale fusie, bereikt door MFN2 te onderdrukken, of inductie van mitochondriale splitsing via AMPK, resulteert in mitochondriale fragmentatie en afgeronde amoeboïde migratie.
Onderzoekers hebben ook vastgesteld dat gefragmenteerde maar functionele mitochondriën een groter risico vormen als kankercellen, voornamelijk vanwege hun lage energieverbruik en vermogen om door het hele lichaam te migreren.
Bovendien ontdekten onderzoekers dat AMPK-activatie in cellen met een lage hechting de Myosin II-afhankelijke driedimensionale invasie kan versterken. Ze benadrukten de noodzaak van verder onderzoek naar de verschillende niveaus van Myosin II-regulatie, met name in migrerende cellen, aangezien de meeste studies zich voornamelijk hebben gericht op de regulatie van Myosin-activiteit door Rho-geassocieerde proteïnekinase.
“Patiënten bij wie de kanker is uitgezaaid, worden vaak geconfronteerd met uitdagendere behandelingen en een verminderde overlevingskans. Inzicht in hoe kankercellen zich door het lichaam verplaatsen, kan waardevolle inzichten bieden bij het ontwerpen van interventies om dit in de toekomst te voorkomen. Hoe meer we begrijpen van de processen die zich in het lichaam van kankerpatiënten voordoen, hoe beter uitgerust we zullen zijn om de ziekte te bestrijden,” verklaarde Dr. Ketan Patel, hoofdonderzoeker bij Cancer Research UK.
Onderzoekers benadrukten ook het potentiële gebruik van stoffen die AMPK beïnvloeden bij andere ziektestaten, zoals diabetes, mitochondriale aandoeningen en cardiovasculaire ziekten, met name bij patiënten met gevorderde kanker.