Еще один шаг к победе над опухолями: ученые университета им. Бен-Гуриона в Беэр-Шеве открыли механизм, позволяющий злокачественным клеткам выживать при дефиците глюкозы. Это открытие позволит в будущем создать новые методы лечения рака. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications. Об этом пишет в понедельник, 20 мая, сайт Ynet.
"Живым существам для поддержания жизнедеятельности приходится питаться сахаром, - объясняет один из организаторов исследования профессор Барак Ротблат с кафедры бионаук и сотрудник Национального института биотехнологии в Негеве (NIBN) при университете имени Бен-Гуриона. - Это справедливо в отношении как человека, так и животных, растений и даже микробов. Когда есть много энергии, организм синтезирует жиры, когда ее мало - жиры сжигаются. Это базовый природный механизм, выработанный на очень ранних стадиях эволюции. Когда уровень сахаров в клетке падает ниже необходимого для нормальной жизнедеятельности, это состояние называется глюкозным голоданием".
Опухолевые клетки тоже любят сахар. Этим свойством пользуются для их выявления методом позитронно-эмиссионной томографии (РЕТ-СТ), при которой больному вводят сахар с радиоактивной меткой. Поскольку опухоли питаются сахаром, он накапливается в них и делает видимыми на снимке.
Вместе с тем при сравнении уровня сахара в опухоли со здоровой тканью в раковой он оказывается ниже. "Это связано с менее эффективным кровообращением в опухоли, чем в здоровых тканях, - поясняет профессор. - Хотя опухоль стимулирует рост сосудов в своей толще, они не столь высокого качества, и из них происходят утечки. Еще одна причина в том, что опухолевые клетки так сильно нуждаются в сахаре, что сжигают каждую доступную его молекулу".
- А как опухолевые клетки справляются с дефицитом сахара, выживают и продолжают рост?
- Этот вопрос заинтересовал и нас. Мы предположили, что если бы знали механизм выживания клеток при сахарном голодании, то мы смогли бы разрушить его при помощи лекарств. При этом опухоль пострадала бы больше, чем здоровые ткани.
Была создана исследовательская группа при участии д-ра Габриэля Лепривье из Дюссельдорфского университета. Она установила, что опухолевые клетки форсируют процесс, распространенный у млекопитающих и даже у дрожжей, что позволяет им пережить сахарное голодание.
2 Еще фото
Изображения раковых клеток головного мозга: контрольные клетки с опухолью и не способные вырастить опухоль клетки, в которых был подавлен ген, кодирующий 4EBP
(Фото: д-р Таль Леви)
"Мы обнаружили, что белок ЕВР4 регулирует темпы синтеза жиров в клетке в зависимости от наличия сахара, - поясняет профессор. - Изучив клинические данные, мы поняли, что опухолевые клетки производят больше этого белка, чем здоровые. Мы произвели генетическую манипуляцию: нарушили работу гена, вызывающего переключение типов метаболизма при сахарном голодании, получили клетки человека, мыши и дрожжей с низким содержанием ЕВР4 и установили, что в условиях дефицита сахара они не выживают. И, пересадив эти клетки мышам, мы обнаружили, что они не только не выживают в условиях сахарного голодания, но и лишились способности образовывать опухоли.
То есть, если мы разрушаем в клетках механизм преодоления сахарного голодания, они без проблем существуют в нормальных условиях, но при недостатке сахара они продолжают синтезировать жиры, хотя должны это прекратить. Синтез жиров требует большого количества антиоксидантов. Продолжая этот процесс в условиях сахарного голодания, клетки уничтожают запас антиоксидантов и сжигают сами себя.
Это открытие представляет особый интерес в связи с опухолями мозга, поскольку спинномозговая жидкость содержит очень мало глюкозы, поэтому клетки таких опухолей должны иметь механизм, помогающий им справиться с сахарным голоданием. При изучении клинических данных об опухолях мозга, мы установили, что ген, кодирующий синтез белка ЕВР4, очень активен в их клетках. Мы взяли клетки из опухоли мозга, выключили в них этот ген и пересадили в мозг мышей. Контрольной группе пересадили клетки с активным геном, и выживаемость в этой группе оказалась существенно ниже, чем у животных с выключенным геном. Это означает, что этот ген стимулирует агрессивность опухоли".
- Что это даст в будущем?
- Это может позволить разработать новое онкологическое лекарство. Совместно с дочерней коммерческой компанией университета имени Бен-Гуриона Technologies и Национальным институтом биотехнологии в Негеве мы работаем над созданием молекулы, повреждающей белок ЕВР4. Она поможет бороться с новообразованиями, страдающими от сахарного голодания, особенно с опухолями мозга.
Перевод: Даниэль Штайсслингер