Изображение: Molecular Cell, автор Александра Зиминова

Ученые придумали, как заморить рак голодом

Международный коллектив ученых, в который вошел сотрудник Университета ИТМО Алексей Сергушичев, выяснил, что рост рака легких можно остановить, если блокировать способность клеток опухоли переключаться на альтернативные источники питания. Открытие стало возможным благодаря выявлению механизма, который позволяет раковым клеткам менять свои предпочтения в питательных ресурсах. Результаты работы коллектива приведены в статье, опубликованной 15 октября в престижном журнале Molecular Cell. Статья была удостоена обложки журнала.

Рацион здоровых клеток организма и клеток, пораженных раком, сильно различается. Чрезвычайно быстрый рост раковых клеток вызывает возрастающую потребность в энергетических ресурсах. Эта потребность в клетках удовлетворяется поглощением глюкозы (сахара) в качестве основного источника питания. Потребление глюкозы раковыми клетками может в десятки и даже сотни раз превышать потребление этого вещества здоровыми клетками. Однако когда глюкозы становится недостаточно, раковые клетки вынуждены искать альтернативные источники питания, чтобы обеспечить свой рост и выживание.

Ученые из университета Макгилла в Монреале, университета Вашингтона в Сент-Луисе, Университета ИТМО и Бристольского университета исследовали, как клетки некоторых разновидностей рака, например, рака легких реагируют на недостаток глюкозы в среде. Для экспериментов ученые выбрали самый распространенный тип рака легких – немелкоклеточный рак легких, составляющий от 85 до 90 процентов всех случаев заболевания раком легких.  Им удалось выяснить, что, когда глюкоза становится дефицитным продуктом, некоторые клетки рака способны менять свои пищевые предпочтения и переключаться с глюкозы на аминокислоту глутамин.

Оказалось, что использование глутамина в качестве питательного ресурса обусловлено тем, что клетки рака прибегают к использованию фермент под названием PEPCK. Фермент встраивается в метаболизм клеток, открывая тем самым доступ к получению энергетических ресурсов из глутамина. Так, клетки способны продолжать поддерживать свой рост даже в условиях отсутствия основного питательного вещества. На основании этого наблюдения ученым удалось показать, что блокирование фермента PEPCK  в раковых клетках способно замедлить рост опухоли в мышах.

«Понимание механизмов, используемых раковыми клетками для поддержания быстрого роста, ведет к новым возможностям лечения этого заболевания, – рассказывает Алексей Сергушичев, биоинформатик и аспирант кафедры компьютерных технологий Университета ИТМО. – Прицельный удар по способности клеток адаптироваться к среде через PEPCK-связанные метаболические пути может оказаться эффективным способом лечения некоторых видов рака, в частности, одного из самых распространенных – немелкоклеточного рака легких».

Группе также удалось доказать, что пораженные ткани пациентов содержат повышенную концентрацию PEPCK.

«Тот факт, что уровень PEPCK возрастает в некоторых случаях заболевания раком легких, подсказывает, что фермент может играть роль и в раке легких у людей», – добавляет Рассел Джонс, профессор физиологии в Центре исследования рака им. Гудмана при университете Макгилла.

Исследование окончательно подтверждает наличие в организме среды, в которой раковые клетки конкурируют за глюкозу и сохраняют способность к росту лишь при переключении на другие источники питания.

«Наша работа показывает, что рак может использовать альтернативные источники питания в условиях стресса. Эта удивительная изворотливость – часть того, что делает рак таким смертоносным, но в то же время дает надежду на нахождение новых способов борьбы с ним», – резюмирует Рассел Джонс.

 

Статья:

“Mitochondrial Phosphoenolpyruvate Carboxykinase Regulates Metabolic Adaptation and Enables Glucose-Independent Tumor Growth,” Emma E. Vincent, Alexey Sergushichev, et al. Molecular Cell,

Oct. 15, 2015 http://www.cell.com/molecular-cell/abstract/S1097-2765(15)00659-0

 

Дмитрий Мальков,
Отдел по научным коммуникациям Университета ИТМО

Архив по годам: