Исследователи из Колумбии и Массачусетского технологического института раскрывают удивительные причины, по которым раковые клетки часто вынуждены полагаться на импорт жира, и это открытие может привести к новым способам понимания и замедления роста опухоли.
Исследование, проведенное под руководством Денниса Виткупа, доктора философии, адъюнкт-профессора системной биологии Колумбийского университета, Колледжа врачей Вагелос, и Мэтью Г. Вандера Хейдена, доктора медицины, доктора философии, директора Центра Коха в Массачусетском технологическом институте, было опубликовано. 23 июня в Nature Метаболизм .
Общие питательные вещества, которые мы едим, такие как жир и кислород , которым мы дышим, вероятно, играют важную роль в росте раковых клеток.
Кислород наиболее известен своей ролью в производстве энергии в организме; вот почему, когда мы тренируемся, мы начинаем дышать тяжелее. Поскольку многие раковые клетки живут в обедненной кислородом среде, часто предполагается, что их рост ограничен энергией.
Но у кислорода есть и менее известная роль: он обеспечивает окислительную способность для химических реакций , управляющих синтезом биомолекул, необходимых для построения новых клеток. Многие реакции биосинтеза требуют кофактора, называемого НАД+, и при недостатке кислорода клетки не могут регенерировать стимулирующий рост НАД+. И их ключевые синтетические реакции останавливаются.
Новое исследование неожиданно обнаружило, что гипоксические раковые клетки обычно имеют больше энергии, чем им нужно для роста. Когда исследователи снабжали раковые клетки дополнительными питательными веществами для выработки энергии, клетки не реагировали.
Вместо этого, когда исследователи использовали различные методы, чтобы прочистить пути биосинтеза, ингибированные недостатком кислорода, раковые клетки резко увеличили пролиферацию.
Исследователи обнаружили, что, хотя различные пути биосинтеза чувствительны к наличию кислорода, синтез жиров был одним из наиболее затронутых. Молекулы жира используются для создания мембран новых клеток, и синтез жира особенно сложен для раковых клеток, которым необходимо синтезировать новые мембраны для своего роста. Без доступа кислорода клетки не могут адекватно обеспечивать свои пути синтеза жира.
«Что делает наш результат очень нелогичным, — говорит доктор Виткуп, — так это то, что синтез жира не считается процессом, требующим большого количества кислорода. Но наши эксперименты показали, что до 30% кислорода, используемого раковыми клетками, не для выработки энергии, но для синтеза жиров».
В результате воздействия кислорода на биосинтез раковые клетки, растущие в среде с ограниченным содержанием кислорода, сильно зависят от импорта жиров из окружающей среды. Это создает критическую уязвимость для раковых клеток, так что сокращение их поступления импортируемых жиров может замедлить или остановить рост рака.
Сейчас команда Виткупа пытается определить рецепторы, которые раковые клетки используют для импорта жиров в различные опухоли, и на какие рецепторы могут воздействовать лекарства. Исследование также предполагает, что изменение состава жиров в рационе может играть жизненно важную роль во влиянии на рост рака.
«Обычно мы думаем, что рак вызывается в первую очередь генетическими мутациями , но для раковых клеток, живущих в сложных условиях, таких как кислородное голодание, не менее важна их среда», — говорит Виткуп. «Мутации, стимулирующие поглощение жиров, например, будут способствовать росту опухоли только в том случае, если эти жиры действительно доступны в окружающей среде».
