Rymdforskning kan minska risken för leukemi

Virusinfektioner och rymdresor triggar på samma vis en inflammation i kroppen som leder till att två särskilda enzymer aktiveras, vilka tillsammans kan leda till cancer. Genom att hitta sätt att hämma enzymerna kan man minska risken för leukemi hos både astronauter och jordbor. Upptäckterna kan även ha betydelse för forskning om covid-19.

Eftersom stamceller ständigt kan förnyas, skapa fler stamceller och utvecklas till många olika specialiserade celltyper så spelar de en viktig roll för vår utveckling och hälsa. Men det finns också en mörk sida: stamceller kan ibland bli till cancerstamceller som sprider sig utom kontroll och leder till blodcancer som leukemi och multipelt myelom. Den självförnyande egenskapen hos cancerstamceller gör dem extra svåra att utrota och de leder ofta till återfall.

Forskare vid UC San Diego Health och University of California San Diego School of Medicine bedriver en studie på vad som får cancerstamceller i förstadiet att utvecklas till cancerstamceller för att hitta ett sätt att stoppa övergången.

En av forskarna är svenska Frida Holm som, finansierad av Barncancerfonden, hade en forskningstjänst vid  University of California San Diego School of Medicine, där hon initierade och drev studien åren 2015 - 2018. Sedan hon kom tillbaka till Sverige har hon på distans fortsatt att arbeta med studien och de forskare som tagit vid.

– Vi är väldigt glada att äntligen kunna publicera den här studien. Det har varit en spännande resa där vi har kunnat identifiera både de bidragande faktorerna till uppkomst av leukemiska stamceller och en möjlig strategi för att ställa saker till rätta, säger Frida Holm, forskarassistent vid institutionen för kvinnor och barns hälsa vid Karolinska institutet.

Enzymer som samverkar

I en studie som publicerades i den vetenskapliga tidskriften Cell Reports kan forskarna för första gången visa att det är två särskilda enzymer, APOBEC3C och ADAR1, som svar på en inflammation tillsammans driver övergången från pre-cancerstamceller till cancerstamceller i leukemi. Båda enzymerna aktiveras av inflammatoriska molekyler, särskilt när kroppens immunförsvar aktiveras vid virus.

Forskarna såg också att de kan förhindra bildandet av leukemistamceller i laboratoriet genom att hämma ADAR1 med fedratinib eller ruxolitinib, två redan existerande mediciner för myelofibros, en sällsynt benmärgscancer.

– De båda generna APOBEC3C och ADAR1 skapar tillsammans en olycklig kedja av felregleringar som leder till instabilitet både på DNA- och RNA-nivå. APOBEC3C aktiveras i ett väldigt tidigt stadie av inflammatoriska signaler för att sedan tas vid av en malign isoform av ADAR1: ADAR1p150. Tillsammans bidrar de till uppkomsten av leukemiska stamceller och påverkar därför inte bara uppkomst av cancer, utan bidrar även till en sämre prognos.

Rymdforskning

Enzymerna och deras samspel är nu i fokus för ett projekt finansierat av NASA: det första stamcellsforskningslaboratoriet i samarbete med den internationella rymdstationen ISS.

– När vi initierade den här studien trodde vi aldrig att det skulle leda till ett samarbete med NASA. Men i takt med att den teknologiska rymdforskningen går framåt och människor tillbringar längre tid i rymden utan ozonlagrets skydd är det viktigt att kunna förutse konsekvenserna av det, säger Frida Holm.

Projektet är en följd av NASA:s tvillingstudie, en omfattande biologisk jämförelse av två enäggstvillingar, där Scott Kelly tillbringade sex månader på ISS, medan Mark Kelly, hans bror, stannade på jorden.

Studien visade att Scott hade en ökning av inflammatoriska tillväxtfaktorer, felreglering av immunsystemet och mutationer som föregår cancer i blodet, när han kom tillbaka. De molekylära förändringarna – vilka innebar perfekta förutsättningar för att aktivera APOBEC3C och ADAR1 – kvarstod i nästan ett år.

– Nu utvecklar vi APOBEC3C- och ADAR1-hämmare som en riskreduceringsstrategi för astronauter i vårt uppdrag för NASA. Så förhoppningsvis kan vi förutsäga och förhindra generering av pre-cancerstamceller både på jorden och i rymduppdrag, säger Catriona Jamieson, senior medförfattare till studien, chef för Sanford Stem Cell Clinical Center och Chef för CIRM Alpha Stem Cell Clinic vid US San Diego Health.

Av intresse vid covid-19

Teamet är också intresserat av att ytterligare undersöka kopplingen mellan virusinfektioner och cancer. Enligt forskarna kan en infektion med virus utlösa en stor mängd cytokiner, molekyler som hjälper till att stimulera kroppens immunförsvar. Som en del av det svaret aktiveras ADAR1 för att hjälpa immuncellerna att sprida sig.

– Både APOBEC3C och ADAR1 spelar en viktig roll i vårt immunsystem, det är som vanligt en ganska vinglig balansgång mellan en bra nivå och en för hög eller för låg nivå av en gen. Och med den pågående pandemin är det av intresse att se vilken roll dessa båda gener har i kroppens försvar mot covid-19. Vi vill undersöka om de kan höja en persons risk att utveckla ett förstadie till cancerstamceller, och iså fall vad vi kan göra för att förhindra det, säger Frida Holm.

Här kan du läsa hela studien "Inflammation-driven deaminase deregulation fuels human pre-leukemia stem cell evolution" i Cell Reports.

Frida tror på myrstegens betydelse

Forskaren Frida Holm har gått från mikroskopiska pappersloppor till stamceller och en lurig gen. Hon siktar nu på att utveckla ett läkemedel som kan få betydelse för akut lymfatisk leukemi, och hon är nöjd varje gång ett nytt kliv tas i forskningen.

Läs mer