Обнаружен и исследован механизм питания раковой клетки

Приветствуем наших читателей на страницах блога iCover. Сегодня в эпицентре нашего внимания важнейшее событие в мире медицины, которое позволяет обрести надежду и веру в выздоровление сотням тысяч людей, страдающим от рака.

Ряд экспериментов, проведенных Международным коллективом ученых с участием сотрудника Университета ИТМО Алексея Сергушичева привел к выводу, что рост рака легких можно остановить, лишив раковую клетку возможности подключаться к альтернативным источникам питания. В основу открытия легла гипотеза о существовании механизма, позволяющего раковым клеткам менять приоритеты в выборе своих энергетических доноров.

Механизм питания раковой клетки

Питательная среда, обеспечивающая развитие здоровой и раковой клетки разительно отличается. Чрезвычайно бурный рост раковых клеток предполагает усиленное энергетическое питание. Как нельзя лучше для этой цели подходит глюкоза, потребность в которой у раковой клетки в десятки, а то и в сотни раз превышает аналогичный показатель у здоровых клеток. Наступает момент, когда потребность в глюкозе у злокачественных клеток начинает превосходить способность организма ее накапливать, что стимулирует поиск раковой клеткой альтернативного донора.

Интернациональная группа ученых в составе представителей университета Макгилла в Монреале, Университета ИТМО, университета Вашингтона в Сент-Луисе и Бристольского университета провели эксперимент, в ходе которого была изучена реакция раковых клеток некоторых видов на дефицит глюкозы в питательной среде.

В ходе эксперимента с клетками самой распространенной разновидности рака легких, т. н. «немелкоклеточного» рака, (распространен в 85-90% случаев от общего числа пациентов), выяснилось, что в момент, когда глюкозы начинает не хватать, клетки приступают к “разработке” энергетических ресурсов другого донора, которым в этом случае становится аминокислота глутамин. Продолжая изучение эффекта избирательной смены донора, ученые пришли к выводу, что использовать глутамин в качестве источника энергии клеткам рака помогает фермент под названием PEPCK. Встраиваясь в метаболизм клеток упомянутый фермент становится тем самым ”мостиком”, по которому раковым клеткам доставляется энергия глутамина. Таким образом, ученым удалось выяснить и источник, и маршрут доставки клеткам рака энергетических ресурсов, необходимых для их роста и выживания.

В результате дальнейших исследований, проведенных на лабораторных мышах и направленных на блокирование фермента PEPCK ученые сумели доказать жизнеспособность гипотезы: интенсивность роста раковой опухоли, лишенной альтернативного источника питания резко снижается.

“Понимание механизмов, используемых раковыми клетками в целях обеспечения быстрых темпов роста открывает новые возможности для лечения этого заболевания, — рассказывает Алексей Сергушичев, биоинформатик и аспирант кафедры компьютерных технологий Университета ИТМО. — Прицельный удар, направленный на лишение способности клеток адаптироваться к условиям окружающей среды через метаболические пути, связанные с ферментом PEPCK может оказаться эффективным способом лечения ряда разновидностей рака и, в частности, одного из самых распространенных на планете – немелкоклеточного рака легких.”

Еще одним важным выводом, к которому пришла объединенная группа ученых стало доказательство того, что ткани легких раковых пациентов содержат PEPCK в повышенной концентрации.

Результаты проведенных исследований окончательно подтвердили тот факт, что в условиях питательной среды организма раковые клетки не только успешно конкурируют в борьбе за основной источник энергии – глюкозу, но и сохраняют способность переключаться на альтернативные источники питания в случае ее дефицита.

”Наша работа наглядно продемонстрировала, что в условиях стресса раковые клетки способны использовать альтернативные источники питания. Эта удивительная приспособляемость – часть того механизма, который делает рак смертоносным, но, в то же время, вселяет надежду на отыскание эффективных путей, ведущих к его победе.” — резюмирует Рассел Джонс, профессор физиологии в Центре исследования рака им. Гудмана при университете Макгилла.

Результаты работы интернационального коллектива опубликованы на обложке рейтингового журнала Molecular Cell.