Глиобластома является наиболее распространенным типом опухоли головного мозга у взрослых. Болезнь на 100% смертельна и неизлечима, что делает ее наиболее агрессивным типом рака. Такой плохой прогноз побудил исследователей и нейрохирургов понять биологию опухолей с целью создания более эффективных методов лечения.
Доминик Хиггинс, доктор медицинских наук, доцент кафедры нейрохирургии, прислушался к призыву. Хиггинс и группа исследователей из Колумбийского университета обнаружили, что опухолевые клетки глиобластомы особенно чувствительны к ферроптозу — типу гибели клеток, который может быть вызван удалением из рациона определенных аминокислот .
«Во-первых, мы обнаружили, что когда мы убираем определенные аминокислоты в животных моделях, клетки глиобластомы с большей вероятностью погибают от ферроптоза», — сказал доктор Хиггинс. «Во-вторых, мы обнаружили, что удаление этих аминокислот делает наши лекарства намного более эффективными в индукции ферроптоза в раковых клетках».
Их выводы были опубликованы в Nature Communications.
Ферроптоз — это железозависимый тип «запрограммированной гибели клеток» или биологический процесс , который заставляет клетки «самоуничтожаться» по команде. Нашему телу не нужно убивать клетки без крайней необходимости, поэтому этот процесс строго контролируется определенными биологическими механизмами. Однако исследователи только сейчас начинают понимать этот процесс, потому что ферроптоз был обнаружен всего десять лет назад.
«Недавнее открытие ферроптоза добавляет волнения ко всему этому», — сказал Хиггинс, который является членом Комплексного онкологического центра UNC Lineberger. «Это действительно быстрорастущий объем исследований, и мы обнаруживаем, что это очень важно для многих биологических процессов, а не только для рака».
Каждая клетка имеет определенные функции безопасности, чтобы предотвратить непредсказуемый ферроптоз. Две аминокислоты, цистеин и метионин, имеют решающее значение для предотвращения запуска процесса в клетках. Обычно мы получаем эти аминокислоты с пищей.
Поэтому исследовательская группа Хиггинса решила сосредоточить свои усилия на этих компонентах.
Лишая животных моделей цистеина и метионина с помощью индивидуальной диеты, они обнаружили, что клетки глиобластомы со значительно большей вероятностью погибают в результате ферроптоза. Они также обнаружили, что диета сделала их химиотерапевтические препараты более способными инициировать запрограммированную гибель клеток, а это означает, что очень низкие дозы могут достигать более сильного эффекта, чем раньше. В конечном счете, животные модели улучшили выживаемость после диеты.
«Теперь нам нужно найти способ устранить эти компоненты с помощью диетических потребностей, сохраняя при этом энергетические потребности, которые могут быть у пациента, особенно у больного раком , у которого другие потребности, чем у среднего пациента», — сказал Хиггинс.
Доказав, что диета эффективна на животных моделях, Хиггинс работает с коллегами из UNC Lineberger над разработкой клинических испытаний для пациентов с глиобластомой. Он планирует посадить пациентов на диету перед операцией, чтобы понять, как она влияет на организм и опухоль. Как только он удалит опухоль из мозга, он проанализирует ее, чтобы увидеть, насколько хорошо опухоли реагируют на диету.
Этот тип диеты также оказался очень эффективным при саркоме, раке легких и раке поджелудочной железы, поэтому есть надежда, что эта диета может быть использована в качестве альтернативы химиотерапии и/или операции по удалению опухолей по всему телу.
Хиггинс также работает с Шоном Хингтгеном, доктором философии, профессором фармакоинженерии и молекулярной фармацевтики в Фармацевтической школе Эшельмана Университета Северной Каролины и доцентом кафедры нейрохирургии, над изучением реакции мозга на лечение в более естественных условиях.
Hingtgen является общим грантом PI для проекта Brainslice, многоучрежденческого усилия по тестированию неврологических методов лечения с использованием образцов опухолей , выращенных на срезах ткани головного мозга. Хиггинс утверждал, что это лучший способ изучить реакцию на лечение, чем просто наблюдать за ней в пластиковой посуде.
Project Brainslice — это лишь один из множества различных инструментов исследования, которыми располагают исследователи в Медицинской школе Университета Северной Каролины.
«У нас есть много различных исследовательских инструментов, уникальных для UNC, и это одна из главных причин, по которой я хотел приехать в UNC, — сказал Хиггинс, который присоединился к нейрохирургии UNC осенью 2022 года. для изучения клинической проблемы на точной модели животных, это одно из немногих мест в стране, где есть устоявшаяся установка для этого».
