Rak: Wykorzystanie metabolizmu komórkowego do walki z uporczywymi nowotworami
Lepsze zrozumienie metabolizmu komórek nowotworowych, które unikają leków, może ulepszyć metody leczenia raka - wynika z nowych badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Cincinnati w Ohio.
Niektóre guzy są trudne do wyleczenia, ponieważ chociaż na początku reagują na leki przeciwnowotworowe, niektóre komórki są w stanie przetrwać i zasiać nowe guzy.
Ocalałe komórki robią to poprzez nasilenie procesu „samozjadania się”, dzięki któremu eliminują odpady, usuwają wadliwe składniki i patogeny oraz przetwarzają podstawowe molekularne elementy budulcowe.
Proces ten, znany jako autofagia, dostarcza odpady do przedziałów komórkowych zwanych lizosomami. Zawierają one różne rodzaje enzymów do trawienia i rozkładania różnych materiałów.
Autofagia jest również mechanizmem przetrwania, który włącza się, gdy brakuje składników odżywczych i wyłącza się, gdy jest ich dużo.
„Odkryliśmy, że metabolizm komórkowy znacząco wpływa na zdolność do zapoczątkowania autofagii” - mówi główny badacz Carol Mercer, profesor nadzwyczajny na Wydziale Hematologii i Onkologii Uniwersytetu w Cincinnati w Ohio.
Ona i jej koledzy przedstawiają swoje odkrycia - które ujawniają „dynamiczną i metaboliczną regulację autofagii” - w artykule, który jest obecnie opublikowany w czasopiśmie Raporty komórkowe.
Kontrola autofagii
Dwa typy autofagii enzymatycznej kontroli w komórkach: jeden to kinaza białkowa aktywowana przez AMP (AMPK), a drugi to ssaczy cel rapamycyny (mTOR).
W leczeniu niektórych nowotworów stosuje się już leki, które wyzwalają AMPK lub celują w mTOR, a także są badane pod kątem zastosowania w innych terapiach przeciwnowotworowych.
Z tych powodów, wyjaśnia Mercer, „ważne jest, aby zrozumieć, jak wpływają one na ten szlak przeżycia komórek nowotworowych”.
Każda komórka zawiera maleńkie elektrownie zwane mitochondriami, które wytwarzają energię dla komórek. Produkcja energii w mitochondriach przebiega w kilku etapach, z których każdy obejmuje kompleks białkowy. W pierwszym etapie wykorzystuje się mechanizm zwany kompleksem mitochondrialnym I.
Osoby z niedoborem kompleksu mogą mieć kilka problemów zdrowotnych, w tym problemy z sercem, wątrobą, mózgiem i nerwami.
Mercer i jej koledzy wykazali, że kompleks mitochondrialny I również odgrywa kluczową rolę w wyzwalaniu i zwiększaniu autofagii oraz regulowaniu czasu jej trwania.
Zapobieganie i promowanie autofagii
Naukowcy odkryli, że wady genetyczne kompleksu mitochondrialnego I zapobiegały autofagii wywoływanej przez inhibitory mTOR. Pokazali również, jak dwa leki przeciwcukrzycowe - fenformina i metformina - mają taki sam efekt.
Z drugiej strony, możliwe było zwiększenie autofagii przy użyciu metod „zwiększających metabolizm mitochondriów” - zauważają autorzy.
Podsumowując, badanie ujawnia nowe spojrzenie na dynamiczną rolę metabolizmu komórkowego w autofagii i sugeruje, według Mercera, „nowe strategie terapeutyczne w leczeniu raka, chorób neurodegeneracyjnych i mitochondrialnych”.
Większość prac nad odkryciem, jak metabolizm wpływa na autofagię i jak go wykorzystać do przyspieszenia lub zmniejszenia tego procesu, przeprowadzono przy użyciu wyhodowanych komórek.
Opiera się na wcześniejszych pracach jednego z członków zespołu, który odkrył, że hamowanie mTOR może leczyć raka wątroby, ale także zwiększa autofagię.
„Nasze dane pokazują znaczenie metabolizmu w regulacji autofagii, pogłębiają naszą wiedzę na temat klinicznie istotnych leków, które są ważne w przypadku raka, i sugerują nowe strategie zwiększania lub hamowania autofagii”.
Carol Mercer
