Рак: использование клеточного метаболизма для борьбы с устойчивыми опухолями
Согласно новому исследованию Университета Цинциннати в Огайо, лучшее понимание метаболизма в опухолевых клетках, которые избегают приема лекарств, может улучшить лечение рака.
Некоторые опухоли трудно поддаются лечению, потому что, хотя сначала они реагируют на противораковые препараты, некоторые клетки способны выжить и засеять новые опухоли.
Выжившие клетки делают это, усиливая процесс «самопоедания», посредством которого они устраняют отходы, удаляют неисправные компоненты и патогены и перерабатывают важные молекулярные строительные блоки.
Процесс, известный как аутофагия, доставляет отходы в клеточные компартменты, называемые лизосомами. Они содержат разные типы ферментов для переваривания и расщепления различных материалов.
Аутофагия также является механизмом выживания, который включается, когда питательных веществ не хватает, и снова выключается, когда питательных веществ много.
«Мы обнаружили, что метаболизм клеток значительно влияет на способность начать аутофагию», - говорит ведущий исследователь Кэрол Мерсер, доцент отделения гематологии и онкологии Университета Цинциннати в Огайо.
Она и ее коллеги сообщают о своих открытиях, которые раскрывают «динамическую и метаболическую регуляцию аутофагии» - в статье, которая сейчас публикуется в журнале. Отчеты по ячейкам.
Контроль аутофагии
Два типа ферментов контролируют аутофагию в клетках: один - это АМФ-активированная протеинкиназа (AMPK), а другой - мишень рапамицина у млекопитающих (mTOR).
При лечении некоторых видов рака уже используются препараты, запускающие AMPK или нацеленные на mTOR, и они также исследуются на предмет использования в других методах лечения рака.
По этим причинам, объясняет Мерсер, «важно понять, как они влияют на этот путь выживания опухолевых клеток».
Каждая клетка содержит крошечные электростанции, называемые митохондриями, которые производят энергию для клеток. Производство энергии в митохондриях происходит в несколько стадий, каждая из которых включает белковый комплекс. На первом этапе используется митохондриальный комплекс I.
У людей с дефицитом комплекса I могут развиться несколько проблем со здоровьем, в том числе такие, которые влияют на сердце, печень, мозг и нервы.
Мерсер и ее коллеги продемонстрировали, что митохондриальный комплекс I также играет ключевую роль в запуске и увеличении аутофагии и регулировании ее продолжительности.
Предотвращение и стимулирование аутофагии
Ученые обнаружили, что генетические дефекты в митохондриальном комплексе I предотвращают аутофагию, запускаемую ингибиторами mTOR. Они также показали, что два противодиабетических препарата - фенформин и метформин - имели одинаковый эффект.
И наоборот, можно было увеличить аутофагию, используя методы, «которые увеличивали митохондриальный метаболизм», отмечают авторы.
В целом, исследование раскрывает новые взгляды на динамическую роль клеточного метаболизма в аутофагии и предлагает, по словам Мерсера, «новые терапевтические стратегии для лечения рака, нейродегенеративных и митохондриальных заболеваний».
Большая часть работы по выяснению того, как метаболизм влияет на аутофагию и как использовать его для увеличения или уменьшения процесса, была проделана с использованием культивированных клеток.
Он основан на более ранней работе одного члена команды, который обнаружил, что, хотя ингибирование mTOR может лечить рак печени, оно также увеличивает аутофагию.
«Наши данные демонстрируют важность метаболизма в регуляции аутофагии, расширяют наше понимание клинически значимых лекарств, которые важны для лечения рака, и предлагают новые стратегии для увеличения или подавления аутофагии».
Кэрол Мерсер
