Голодающие опухоли: новая тактика лечения

Цель опухоли проста: расти, расти, расти, создавая больше раковых клеток. Но это часто означает настолько быстрый рост, что подача кислорода становится недостаточной, и в этот момент клетки внутри опухоли начинают задыхаться. Без кислорода эти постоянно делящиеся клетки борются за достаточное количество аспартата, который является важнейшим компонентом многих клеточных процессов.

В этой опухоли, изображенной на мышиной модели рака молочной железы области с низким кислородом показаны в зеленом цвете. Эти области склонны противостоять стандартным методам лечения рака.

Это сценарий, разработанный исследовательской группой Киванче Бирсои, заведующей лабораторией метаболического регулирования и генетики в Университете Рокфеллера. Сценарий говорит о том, что опухоли в кислородно-голодных тканях имеют ахиллесову пяту – уже урезанное производство аспартата – и врачи могут оперировать с обезболивающим. Исследователи сообщают о своей работе в Nature Cell Biology.

Ученые уже знали, что, когда определенные опухоли пережимают из-за роста кровоснабжение, они медленно растут в условиях низкого поступления кислорода. Но точно это было не понятно. Молекула кислорода участвует в огромном количестве химических реакций клетки, любой из которых может ограничивать ее рост.

К нулевому результату в наиболее важных реакциях Хавьер Гарсия-Бермудес, доктор наук в группе Бирсоя, подражал лишению кислорода в раковых клетках, собранных у 28 пациентов, включая рак крови, желудка, молочной железы, толстой кишки и легких, которые он выращивал в лаборатории. Многие из этих клеток проявляли слабый рост в условиях с низким содержанием кислорода, но другие были менее чувствительными, и некоторые из них вообще не беспокоились о лечении.

Сравнивая производство этих клеток или метаболитов этих клеток, Гарсиа-Бермудес заметил, что наиболее чувствительные из них потеряли аминокислоту аспартата при лишении их кислорода. Клетки не могут производить аспартат без кислорода, но оказалось, что резистентные клетки смогли получить его из окружающей среды.

В чувствительных клетках отсутствие аспартата влияет не только на производство новых белков, но и на ряд других процессов, которые основаны на аспартате, таких как синтез генетического материала.

Бирсои говорит, что он был удивлен, увидев, что кислородная лихорадка создала столько проблем, связанных с одной аминокислотой. Он ожидал, что многие другие метаболиты будут зависеть от подачи кислорода.

Исследователи обнаружили, что было нечто особенное в отношении многих видов рака, которые сопротивлялись лишению кислорода: они включили ген под названием SLC1A3, чтобы всасывать аспартат из окружения.

Когда Гарсия-Бермудес включил этот ген в раковые культуры, которые обычно были чувствительны к низкому кислороду, культуры росли быстрее.

То же самое было верно, когда он трансплантировал опухоли на мышей, обеспечивая дальнейшую поддержку идеи о том, что аспартат может быть ограничивающим фактором роста опухоли, когда кислорода недостаточно. «Это то, от чего они действительно голодают», – говорит Бирсой.

Это открытие может предложить возможности для создания препаратов для борьбы с раком с этой ахиллесовой пятой, что делает их еще более жаждущими аспартат. Возможно, существует несколько способов предотвратить раковые клетки от попадания аспартата, подозревают Бирсои, блокируя их методы, чтобы сделать аминокислоту или вывести ее из своего окружения.

Если он прав, лечение с угнетением аспартата может в один прекрасный день обеспечить дополнение к типичной химиотерапии и радиотерапии, и оно потенциально может быть эффективным для любого типа опухоли, содержащей районы с кислородом. Те части опухолей, как правило, сопротивляются типичной химиотерапии и радиации, добавляет с.

Он представляет собой своего рода один-два удара: одно лечение частей опухоли, которые хорошо снабжены кислородом, и блокатор аспартата для остальных.

Тем не менее, подобная комбинация препаратов еще далека. Для начала, м теперь планирует исследовать возможные лекарства, которые будут мешать производству аспартата в лаборатории.

Университет Рокфеллера