home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1995 / TIME Almanac 1995.iso / time / 092892 / 0928350.000 < prev    next >
Text File  |  1994-03-25  |  10KB  |  197 lines

  1. <text id=92TT2119>
  2. <title>
  3. Sep. 28, 1992: The Glue of Life
  4. </title>
  5. <history>
  6. TIME--The Weekly Newsmagazine--1992               
  7. Sep. 28, 1992  The Economy                           
  8. </history>
  9. <article>
  10. <source>Time Magazine</source>
  11. <hdr>
  12. MEDICINE, Page 62
  13. The Glue of Life
  14. </hdr><body>
  15. <p>By manipulating the adhesiveness of cells, scientists hope to
  16. stop the spread of cancer, cure arthritis and develop a new
  17. class of therapies
  18. </p>
  19. <p>By Dick Thompson/La Jolla
  20. </p>
  21. <p>     If living cells didn't have a fondness for sticking
  22. together, we would all be colorful gobs of jelly oozing all over
  23. the floor. Fortunately, cells hold to a basic biological premise
  24. that stickiness is desirable for form and essential for
  25. function. They violate this premise at our peril. When cells
  26. become either too sticky or too slippery, arteries can get
  27. clogged, cancer cells can skate around the body, and
  28. inflammation can turn subversive. Researchers have long believed
  29. that if they could somehow manipulate stickiness, they would
  30. have a formidable new set of tools for healing.
  31. </p>
  32. <p>     Now, after decades of frustration and obscurity, the world
  33. of adhesion science is beginning to fulfill its promise.
  34. Researchers who look at many diseases as a failure of stickiness
  35. are designing both antisticky drugs and Super Glue-like drugs
  36. to treat a range of disorders, including heart disease,
  37. transplant rejection, stroke, arthritis, shock and cancer.
  38. Michael Gimbrone Jr., head of vascular research at Harvard
  39. Medical School, predicts "a whole new generation of therapeutic
  40. interventions." Several drugs are now being tried on humans, and
  41. early next year the first of them--a gel that spurs wound
  42. healing--will enter the final U.S. government approval
  43. process.
  44. </p>
  45. <p>     Stickiness is central to almost all biological processes.
  46. Cells are able to form organs and function as a unit thanks to
  47. a fascinating category of complex glues they secrete known as
  48. extracellular matrix. Securing cells in their matrix are
  49. Velcro-like patches called cellular-adhesion molecules (CAMs),
  50. which are present on every cell except red blood cells. These
  51. cellular glues not only hold things together but also play a
  52. vital role in growth, fetal development, repair of damaged
  53. tissue and elimination of noxious invaders.
  54. </p>
  55. <p>     But when cellular glues become too sticky or fail to hold,
  56. the outcome is often disastrous. In cancer, for instance,
  57. advancing tumors often secrete an enzyme that chews up their
  58. matrix, freeing malignant cells to leak into the bloodstream.
  59. Some inevitably stick and proliferate at sites elsewhere in the
  60. body. Thus the lethal process of metastasis may be viewed as a
  61. breakdown in stickiness.
  62. </p>
  63. <p>     At the opposite end of the spectrum are inflammatory
  64. diseases like arthritis and multiple sclerosis, in which things
  65. have got a bit too sticky. Normally, inflammation is part of
  66. the healing process. At a wound site, for example, chemical
  67. signals prompt the cells of nearby blood vessels to produce more
  68. CAMs, turning the vessels into a kind of biological flypaper
  69. that attracts platelets, leukocytes and other repair cells to
  70. the scene of destruction. Once healing is under way, the
  71. signals subside so the vessels lose their stickiness and
  72. inflammation recedes. But in a disease like arthritis, the
  73. chemical signal is always present. Vessels remain sticky, and
  74. repair cells pile up, causing pain, swelling and other symptoms
  75. of chronic inflammation.
  76. </p>
  77. <p>     Still, too much inflammation is probably better than none
  78. at all. The latter is the peculiar plight of Brooke Blanton, a
  79. 13-year-old Dallas girl who has taught researchers much of what
  80. they know about cell adhesion and wound healing. Brooke first
  81. came to doctors' attention as an infant, when her umbilicus and
  82. teething sores failed to close and became infected. Strangely,
  83. Brooke's lesions contained no pus--the carcasses of millions
  84. of white cells that pile up at infection sites--even though
  85. her bloodstream was teeming with infection-fighting white
  86. cells, or leukocytes.
  87. </p>
  88. <p>     Mystified, Baylor University physician Donald Anderson and
  89. Harvard pathologist Timothy Springer decided to test the child's
  90. white cells to see how sticky they were. "There was absolutely
  91. no binding at all," says Anderson. A new disease had been
  92. discovered: leukocyte-adhesion deficiency. Unable to produce the
  93. CAMs that enable leukocytes to stick where they are needed,
  94. these rescue cells were sliding past Brooke's wounds like a
  95. convoy of ambulances with no brakes. "This child can't heal a
  96. paper cut," says Brooke's mother Bonnie. For now, her daughter's
  97. life remains a continuous battle against infection, though gene
  98. therapists at Baylor hope to cure Brooke by inserting into her
  99. white cells a gene for the missing CAM.
  100. </p>
  101. <p>     Researchers have similar dreams of manipulating stickiness
  102. in more commonplace ailments, including cancer.
  103. "Cellular-adhesion research isn't going to cure cancer, but it
  104. might stop metastasis," says Massachusetts Institute of
  105. Technology scientist Richard Hynes. At the La Jolla Cancer
  106. Research Foundation in California, genetic scientists have
  107. succeeded in inserting a CAM gene inside a tumor cell. Once the
  108. cell starts manufacturing patches of biological Velcro, it is
  109. essentially "glued in place. It becomes incapable of
  110. metastasizing," says Erkki Ruoslahti, president of the
  111. foundation. A second approach to controlling cancer is known as
  112. "walking on ice." Here the goal is to deny tumor cells traction
  113. so they can't grip the walls of blood vessels to implant
  114. elsewhere in the body. This may be accomplished by using drugs
  115. to block certain CAMs on malignant cells.
  116. </p>
  117. <p>     While such therapies remain theoretical, reducing
  118. stickiness is already proving useful in heart disease,
  119. specifically in combatting a dangerous side effect of
  120. clot-busting drugs like streptokinase or TPA. Doctors have found
  121. that after such drugs are used, lingering pieces of broken-up
  122. clots (consisting mainly of platelets) look to surveillance
  123. cells like a flood of damaged tissue. Instantly, the
  124. inflammation process kicks in: the affected region of the heart
  125. becomes sticky and therefore prone to further clotting. Adhesion
  126. research has produced a drug now being tested on heart patients
  127. that keeps the scattering clot fragments from sticking.
  128. </p>
  129. <p>     Another antiadhesion drug is being developed for the
  130. treatment of traumatic shock. Here too the goal is to prevent
  131. the body's own healing process from going awry. Traumatic shock
  132. can occur when accident victims lose large quantities of blood,
  133. causing cells in vital organs to starve for oxygen. The starving
  134. tissues trigger a distress signal that summons leukocytes and
  135. other members of the body's damage-control team, which begin to
  136. destroy distressed cells. Alas, if the signal stays on too long,
  137. cells are killed at a phenomenal rate and major organs begin to
  138. die even while hospital trauma teams are rushing to the rescue.
  139. Each year 25% of the shock victims who make it to the emergency
  140. room are revived only to die later. "It seems evolution never
  141. intended for someone to be resuscitated after shock," says John
  142. Harlan, head of hematology at the University of Washington in
  143. Seattle. Harlan and his colleagues hope to outfox evolution with
  144. a CAM-blocking drug that keeps white cells from sticking after
  145. shock. In a series of animal studies, the drug saved 75% from
  146. certain death.
  147. </p>
  148. <p>     Furthest along of the new adhesion drugs is an "artificial
  149. matrix" designed to promote wound healing. Normally, a wound
  150. site looks like the Grand Canyon to arriving rescue cells. But
  151. this biodegradable gel, produced by Telios Pharmaceuticals, is
  152. peppered with synthesized CAM molecules so that cells arriving
  153. at a wound site will have plenty of places to get a grip. With
  154. the new gel filling in the gap, repairing wounds, including
  155. severe burns or skin ulcers, takes 30% less time and leaves less
  156. of a scar, claims company scientific director Michael
  157. Pierschbacher.
  158. </p>
  159. <p>     All this is coming from a science that nearly became
  160. extinct. Following some excitement during the war on cancer in
  161. the early 1970s, many scientists abandoned the field in
  162. frustration for the more glamorous search for the genes of
  163. disease. Yet a handful pressed on, captives of their own
  164. curiosity. Many, like Harvard's Martin Hemler, had their
  165. research proposals regularly sent back from the U.S. National
  166. Institutes of Health stamped IRRELEVANT. Without a group to call
  167. their own, with no papers circulating, with no annual meetings,
  168. sticky cellsters worked in isolation, unaware that anyone else
  169. was keeping the faith.
  170. </p>
  171. <p>     Two events saved the field. The first, in 1976, was the
  172. discovery of hybridoma technology. This allowed scientists to
  173. build exquisitely precise probes to explore cell surfaces and
  174. search for CAMs. The second boost came in the mid-1980s, when
  175. M.I.T.'s Hynes noticed a resemblance between research coming
  176. from obscure labs working on cancer, immunology, developmental
  177. biology and hematology. Hynes began to see that these
  178. researchers were all exploring aspects of cell adhesion. In 1987
  179. he drew together these separate lines of research and published
  180. a landmark paper in the journal Cell that finally connected the
  181. dots. "All of a sudden, these fields fused; they were one," says
  182. Hynes.
  183. </p>
  184. <p>     Since then the pace has swiftly accelerated. Biotech
  185. companies are scrambling to capitalize on sticky science.
  186. "Thousands of papers are coming out. It's crazy, absolutely
  187. crazy," exults Jean Paul Thiery, director of research for the
  188. French National Center of Scientific Research. The excitement
  189. serves as a reminder that the best guidepost for research may
  190. be what it has always been: the persistent pull of curiosity and
  191. the tenacity of scientists who ignore fashion and stick with it.
  192. </p>
  193.  
  194. </body></article>
  195. </text>
  196.  
  197.