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Stem cells and tumours

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Tumour development
Renato Dulbecco Scientist
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Therefore, we managed to- naturally we couldn't study many tumours on account of complications, difficulties and there, at the Institute of Tumours, they were able to use, make use of two tumours: one was a tumour at the stage- it was not too advanced- at the stage of infiltration, but still local infiltration, so it would be the first stage of tumour malignancy- and then the other was at the final stage in metatasis, that is dissemination in the peripheral organs and these are taken particularly by lymph nodes, because that is where metatasis accumulates, always in the lymph nodes at first. Therefore we have two tumours. And then as normal control cells, there are already cultures of normal cells obtained from other laboratories that correspond exactly to the normal epithelial cells and we thus used these. Here there is no danger of contamination with other genes, because the culture is clearly only of the normal cells. Therefore these were the three things. With regard to results- what we did was to look at genes that were overexpressed, that is they have more messengers than in normal cells, and those that were underexpressed, that have less messengers than normal cells. And we, therefore, compared the two tumours, one local and the other metastatic, to see how they behaved in relation to these two types of genes. And the result was very interesting because the underexpressed genes, that are expressed a lot less than normal are the same in the two tumours. Whereas, instead, the overexpressed genes, that exist in the two tumours, are, however, different. Therefore, this meant- now trying to summarise- that when the tumour starts, at the start of the tumour- the characteristics that are permanent in the tumour, and that aren't there- the normal genes in differentiation are not expressed. When it starts? When it starts, and when it continues, it develops, this is always true, because the genes in differentiation are not expressed, therefore the tumour is based on cells that do not express genes of normal differentiation. However, then there are the alterations of genes that produce overexpressions of genes and these are different in different tumours, because a tumour, if simply localised, although infiltrating- and this tumour must thus produce certain types of products, the other instead has already travelled through the organism, it is localised there, etc., therefore it must express substances- So it can be a tumour from another place, another type? No, no, they are all the same type, it is just that they at a more advanced stage and the more advanced stage- therefore, according to the stage- the stage of the tumour, is determined by these genes which express themselves more and this is already known in part, because it is recognised that there are many genes that are strongly expressed in tumours, particularly, for example, all genes that produce these proteins, that digest the other proteins, therefore they allow the tumour to penetrate those that produce surface substances, that favour the taking root of other cells- thus there is a certain number of characteristic proteins that- whose role is explained, it's not just one thing- So, this is what emerged. This can have a very important significance, because already, in the study of human tumours, it has been shown that many of these tumours- perhaps all, at least- but let's say, in the cases studied, it has been observed that there are cells that have the characteristics of so-called organ stem cells and stem cells are those that then produce differentiated cells, but stem cells are not differentiated, they are capable of differentiation if they have adequate stimuli, but they are not- therefore it is very likely that these cells that have differentiation genes, it is not that they have lost the differentiation gene, it isn't that there were cells already differentiated that lost the genes, but it is much more likely that there were stem cells that were still not differentiated and these are those that produce the tumour.

Dunque, perciò, siamo riusciti a fare - naturalmente non possiamo studiare molti tumori per queste complicazioni, insomma, difficoltà e lì, all'Istituto dei Tumori, hanno potuto usare, usufruire di 2 tumori: uno era un tumore allo stadio- non era troppo avanzato- allo stadio di infiltrazione, ma sempre un'infiltrazione locale, proprio, perciò sarebbe il primo stadio della malignità del tumore.- e poi l'altro, invece, è quello stadio finale nelle metastasi, cioè disseminazione negli organi periferici e questi venivano presi specialmente da linfonodi, perché lì è dove le metastasi si accumulano, sempre da principio nei linfonodi. Perciò abbiamo 2 tumori. E poi come cellule normali di controllo, esistono già delle culture di cellule normali ottenute da altri laboratori, che corrispondono esattamente alle cellule epiteliali normali e abbiamo usato, perciò, queste. Lì, pericolo di contaminazione con altri geni non c'è n'e`, perché la cultura è chiaramente solo delle cellule normali. Perciò questo è stato le tre cose. Come risultati- quello che abbiamo fatto è di guardare a geni che sono sopraespressi, cioè hanno più messaggero che non le cellule normali, e quelli che sono sottoespressi, che hanno meno messaggero delle cellule normali. E abbiamo, perciò, paragonato i due tumori, uno locale e l'altro metastatico, per vedere come si comportavano nei rispetti di questi due tipi di geni. E il risultato è molto interessante perché i geni sottoespressi, che sono espressi molto meno del normale, sono gli stessi nei due tumori, sono gli stessi. Mentre, invece, i geni sopraespressi, che esistono nei due tumori, però sono diversi. Dunque, perciò, questo significava- cercando ora di riassumere, che quando il tumore inizia, all'inizio del tumore- perciò le caratteristiche che rimangono permanenti nel tumore, è che non ci sono- i geni normali della differenziazione non sono espressi. Quando inizia? Quando inizia. E quando continua, si sviluppa, questo rimane sempre vero, perché i geni della differenziazione non vengono espressi, perciò il tumore è basato su cellule che non esprimono i geni della differenziazione normale. Invece, poi ci sono delle alterazioni di geni che producono sopraespressioni dei geni e questi sono diversi nei diversi tumori, perché un tumore, se semplicemente localizzato, sebbene infiltrante- e lì questo tumore deve perciò produrre dei prodotti di un certo tipo, l'altro invece ha viaggiato già attraverso l'organismo, si è localizzato lì, ecc. perciò deve esprimere delle sostanze- Cioè può essere un tumore di altra provenienza, di altro tipo? No, no, sono tutti dello stesso tipo, e questo è che a uno stadio più avanzato e lo stadio più avanzato- perciò, a seconda dello stadio- lo stadio, anzi, del tumore, è determinato da questi geni che si esprimono di più e questo già in parte si sapeva, perché si riconosce che ci sono molti geni che sono espressi fortemente nei tumori, specialmente, ad esempio, tutti i geni che producono queste proteine, che digeriscono le altre proteine, perciò permettono al tumore di penetrare oppure quelli che producono sostanze della superficie, che favoriscono l'attecchimento di altre cellule- insomma, c'è un certo numero di proteine caratteristiche che- il cui ruolo si spiega, insomma, non è che sia una cosa- Perciò, insomma, questo è quello che è venuto fuori. Ora, questo può avere un significato molto importante, perché già, nello studio dei tumori umani, è stato dimostrato che molti di questi tumori- forse tutti, perlomeno- ma insomma diciamo, nei casi studiati, si osserva che ci sono delle cellule che hanno le caratteristiche delle cosiddette cellule staminali dell'organo e le cellule staminali sono quelle che poi producono le cellule differenziate, ma le cellule staminali non sono differenziate, son capaci di differenziazione se hanno stimoli adeguati, ma non sono- perciò è molto probabile che queste cellule che non hanno i geni della differenziazione, non è che li abbiano persi i geni della differenziazione, non è che forse erano cellule già differenziate che hanno perso i geni, ma è molto più probabile che erano cellule staminali che ancora non si sono differenziate e queste son quelle che danno luogo al tumore.

The Italian biologist Renato Dulbecco (1914-2012) had early success isolating a mutant of the polio virus which was used to create a life-saving vaccine. Later in his career, he initiated the Human Genome Project and was jointly awarded the Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1975 for furthering our understanding of cancer caused by viruses.

Listeners: Paola De Paoli Marchetti

Paola De Paoli Marchetti is a science journalist who graduated with an honours degree in foreign languages and literature from the University Ca’Foscari, Venice. She has been a science journalist since the 1960s and has been on the staff of the newspaper Il Sole 24 Ore since 1970. She was elected president of UGIS (Italian Association of Science Journalists) in 1984. She has been a Member of the Board of EUSJA (European Union of Science Journalists’ Associations, Strasbourg), and was its president in 1987-1988 and 1998-2000. In May 2000 she was unanimously elected president emeritus. She was a member of the National Council of Italian Journalists (1992-1998). From 2002 to 2004 she was member of the working group for scientific communication of the National Committee for Biotechnology. She has also been a consultant at the Italian Ministry of Research and Technology and editor-in-chief of the publication MRST, policy of science and technology. She has co-authored many publications in the field of scientific information, including Le biotecnologie in Italia, Le piste della ricerca and Luna vent’anni dopo.

Duration: 5 minutes, 32 seconds

Date story recorded: May 2005

Date story went live: 24 January 2008