Der Oktober ist der Monat der Aufklärung über Brustkrebs und passend dazu hat der Biologe Curt Hines, PhD, vom Comprehensive Cancer Center der University of New Mexico zwei Artikel veröffentlicht, in denen die zwölf Hauptzelltypen der menschlichen Brust umfassend beschrieben werden.
„Wir versuchen, alle verschiedenen Zelltypen zu verstehen, die zusammenarbeiten und sich abstimmen, damit ein Gewebe funktioniert“, sagt er, „und wie diese Prozesse in einem Tumor schiefgehen können.“
In den letzten Jahrzehnten ist Brustkrebs zu einer der häufigsten Krebstodesursachen bei Frauen geworden, gleich nach Lungenkrebs. Von allen Krebsarten, die jedes Jahr bei Frauen diagnostiziert werden, ist ein Drittel Brustkrebs – und die Wahrscheinlichkeit, dass eine Frau im Laufe ihres Lebens an Brustkrebs erkrankt, liegt bei 1 zu 8.
Laut dem National Cancer Institute weisen zwischen 75 % und 80 % der Brustkrebsfälle Merkmale von luminalen Epithelzellen auf, einem speziellen Zelltyp, der die Milchgänge der Brust bildet. Krebserkrankungen dieser Art werden als duktale Adenokarzinome bezeichnet.

Man muss alle Zelltypen eines Gewebes kennen. Tumore sind Erkrankungen des Gewebes. Man muss wirklich alle Beteiligten verstehen.
Organe und Gewebe bestehen aus verschiedenen Zelltypen, die zusammenarbeiten und eine funktionelle Einheit bilden. Dieses normale Gleichgewicht der Zelltypen ist bei Tumoren gestört. Diese anderen, nicht krebsartigen Zellen beeinflussen das Verhalten von Tumoren.
„Man muss alle Zelltypen in einem Gewebe kennen“, sagt Hines. „Tumore sind Erkrankungen des Gewebes. Man muss wirklich alle Beteiligten verstehen.“
In den letzten zehn Jahren hat Hines‘ Labor Informationen über die Zelltypen im menschlichen Brustgewebe gesammelt. Vor kurzem haben er und sein Team zwei Artikel über ihre Arbeit veröffentlicht.
Die erste, in diesem Monat veröffentlichte Arbeit beschreibt den Prozess, mit dem sie alle wichtigen Zelltypen in der menschlichen Brust identifiziert, gereinigt und gezüchtet haben. Die zweite, bei PLOS Biology im Druck befindliche Arbeit beschreibt detailliert jeden der zwölf wichtigsten Zelltypen in der menschlichen Brust.
Hines verwendete gesundes Brustgewebe, das bei Brustverkleinerungen verworfen wurde. Anschließend nutzte er zwei verschiedene Technologien – Durchflusszytometrie und RNA-Sequenzierung –, um die Zelltypen in diesen Gewebeproben zu finden, auszuwählen und zu beschreiben.
Hines begann seine Arbeit mit Gewebefärbung und Durchflusszytometrie, mit der Hunderttausende von Zellen anhand ihrer spezifischen Merkmale analysiert werden können. Dabei nutzte er die Flow Cytometry Shared Resource des UNM Comprehensive Cancer Center. Nachdem er die Kombination spezifischer Antikörper entschlüsselt hatte, die zur Erkennung aller Zelltypen erforderlich ist, isolierten er und sein Team die verschiedenen Brustzelltypen mithilfe der Durchflusssortierung. Anschließend analysierten sie die von jedem Zelltyp erstellten RNA-Transkripte mithilfe der RNA-Sequenzierung.
Durch RNA-Sequenzierung werden die Sequenzen aller verschiedenen Ribonukleinsäure-Transkripte (RNA) in einer Zelle bestimmt. RNA-Transkripte sind Moleküle, die aus dem DNA-Genom kopiert werden. Diese Transkripte enthalten den Code für die Proteine, die die Prozesse der Zelle ausführen; sie definieren die Art und die Eigenschaften dieses Zelltyps.
„Jede Zelle eines Individuums hat dieselbe DNA“, sagt Hines, „aber sie haben nicht dieselbe RNA. Und es ist die RNA, die der Zelle sagt, was sie tun soll, was ihre Funktion ist.“
Durch Durchflusszytometrie konnte Hines die zwölf verschiedenen Zelltypen identifizieren, aus denen die Brust besteht. Er und sein Team reinigten jeden Zelltyp, um ihn genauer zu untersuchen. Anhand der Unterschiede in den RNA-Transkripten untersuchten sie die biologische Natur jedes Zelltyps genau.
Die daraus resultierenden Informationen waren immens, da jeder Zelltyp mehr als 20,000 einzelne Gene exprimierte. Unter ihren Erkenntnissen entdeckten Hines und sein Team einen seltenen Epithelzelltyp, der anscheinend Stammzelleigenschaften hatte. Stammzellen haben die Fähigkeit, sich zu einer Reihe verschiedener Zelltypen zu entwickeln und als Teil der Reparatursysteme des Körpers zu dienen.
Um die Funktionsweise der Zellen weiter zu erforschen, war es notwendig, die Zellen im Labor am Leben zu erhalten – indem man sie in Plastikschalen mit Zellmedium – einer Mischung aus Zuckern, Aminosäuren, Vitaminen und Serum – züchtete.
Hines und sein Team erstellten Zellmodelle aus nahezu jedem Zelltyp und erweiterten damit die zwei bis drei Zelltypen, die üblicherweise in der Brustforschung verwendet werden. Ihre Zellmodelle werden im Labor gezüchtet und behalten die charakteristischen Merkmale, die sie im Körper aufweisen. Anhand dieser Zellmodelle können Wissenschaftler das Verhalten der verschiedenen Zelltypen untersuchen und herausfinden, wie jeder Zelltyp zum bösartigen Prozess der Tumorbildung beitragen kann.
Die Zelltypen und ihre Beschreibungen werden in den veröffentlichten Artikeln zusammengefasst und vollständige Daten zu jedem Typ sind online verfügbar.
„Wir wollten wirklich zum Kern jedes Zelltyps vordringen“, sagt Hines. „Es gibt so viele Informationen.“
Hines sagt, dass die Referenz Biologen helfen kann, die verstehen möchten, was die verschiedenen Zelltypen in einer menschlichen Brust tun und wie eine Störung des Gleichgewichts dieser Zellen zu Krebs führen kann.
Hines und sein Team untersuchen derzeit Perizyten und wie diese Zellen das Wachstum von Brusttumoren beeinflussen können. Sie verwenden die Brustzellenreferenz auch, um zu untersuchen, wie Brustzellen ihre Mikroumgebung beeinflussen und wie ihre Mikroumgebung sie beeinflusst. Die Einzelzell-RNA-Sequenzierungsfunktionen der gemeinsamen Ressource „Analytical and Translational Genomics“ des UNM Cancer Center haben es Dr. Hines ermöglicht, die Heterogenität innerhalb der Perizytenpopulation der Brust zu untersuchen. Ihr nächster Zuschussantrag zielt darauf ab, den Beitrag der Perizyten zu Brustkrebs zu ergründen.
„Wir wissen, dass eine Störung der Mikroumgebung das Tumorwachstum fördern kann“, sagt Hines, aber er wundert sich auch darüber, dass sich viele Krebszellen nicht in Tumore verwandeln. „Es ist erstaunlich, dass unser Gewebe so funktioniert, wie es funktioniert.“
Über Curt Hines, PhD
Curt Hines, PhD, ist außerordentlicher Professor an der Fakultät für Biochemie und Molekularbiologie der University of New Mexico School of Medicine. Er ist Fakultätsdirektor der Flow Cytometry Shared Resource des UNM Comprehensive Cancer Center und Direktor des Undergraduate Honors Research Program für Biochemie-Hauptfächer.
Artikelreferenzen
"Umfassende Identifizierung, Isolierung und Kultur menschlicher Brustzelltypen„“ wurde am 7. August 2024 online im Journal of Biological Chemistry (https://www.sciencedirect.com/journal/journal-of-biological-chemistry) veröffentlicht. Autoren sind Kate Thi, Katelyn Del Toro, Yamhilette Licon-Munoz, Rosalyn W. Sayaman und William C. Hines.
„Transkriptomische Analyse der zwölf wichtigsten menschlichen Brustzelltypen enthüllt Mechanismen der Zell- und Gewebefunktion“ In Press, PLOS Biology (verfügbar am 5. November unter: https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3002820). Autoren sind Katelyn Del Toro, Rosalyn W. Sayaman, Kate Thi, Yamhilette Licon-Munoz und William C. Hines.
Online-Tools:
Brustzellen-Genatlas – Hines Lab (breastcancerlab.com)
UNM Comprehensive Cancer Center
Das Comprehensive Cancer Center der University of New Mexico ist das offizielle Krebszentrum von New Mexico und das einzige vom National Cancer Institute ausgewiesene Krebszentrum in einem Umkreis von 500 Meilen.
Zu den mehr als 136 Fachärzten für Onkologie gehören Krebschirurgen aller Fachrichtungen (Abdominal-, Thorax-, Knochen- und Weichteilchirurgie, Neurochirurgie, Urogenital-, Gynäkologie- und Kopf-Hals-Tumoren), Hämatologen/medizinische Onkologen für Erwachsene und Kinder, gynäkologische Onkologen und Strahlenonkologen. Zusammen mit mehr als 600 anderen Krebsmedizinern (Krankenschwestern, Apotheker, Ernährungsberater, Navigatoren, Psychologen und Sozialarbeiter) behandeln sie 65 % der Krebspatienten aus dem gesamten Bundesstaat New Mexico und arbeiten mit kommunalen Gesundheitssystemen im gesamten Bundesstaat zusammen, um Krebsbehandlungen näher an ihrem Wohnort zu ermöglichen. Sie behandelten fast 15,000 Patienten bei mehr als 100,000 ambulanten Klinikbesuchen zusätzlich zu den stationären Krankenhausaufenthalten im UNM Hospital.
Insgesamt nahmen fast 1,855 Patienten an klinischen Krebsstudien teil, in denen neue Krebsbehandlungen getestet wurden, darunter Tests zu neuartigen Strategien zur Krebsprävention und zur Sequenzierung des Krebsgenoms.
Die mehr als 123 Krebsforscher, die dem UNMCCC angeschlossen sind, erhielten 38.2 Millionen US-Dollar an staatlichen und privaten Zuschüssen und Verträgen für Krebsforschungsprojekte. Seit 2015 haben sie fast 1000 Manuskripte veröffentlicht, die wirtschaftliche Entwicklung gefördert, 136 neue Patente angemeldet und 10 neue biotechnologische Start-up-Unternehmen gegründet.
Schließlich haben die Ärzte, Wissenschaftler und Mitarbeiter mehr als 500 Stipendiaten in den Bereichen Krebsforschung und Krebsgesundheitsversorgung mehr als XNUMX Gymnasiasten, Studenten, Graduierten und Postdoktoranden Aus- und Weiterbildungserfahrungen vermittelt.