Недавние исследования показали, что у раковых клеток совершенно иной и более сложный метаболизм, чем у нормальных клеток. Теперь ученые из Техасского университета в Далласе обнаружили, что использование этих различий может обеспечить новую стратегию борьбы с раком легких.
В статье, опубликованной 21 мая в журнале PLOS ONE, исследователи из Далласа сравнили метаболические характеристики клеток немелкоклеточного рака легкого с нормальными клетками легких, взятыми у того же пациента.
Они обнаружили, что раковые клетки потребляли значительно больше кислорода, чем нормальные клетки, примерно в два с половиной раза больше. Клетки рака легких также превзошли своих обычных собратьев в синтезе критически важного химического вещества, называемого гем.
Гем – это железосодержащая молекула, которая является компонентом различных гемопротеинов, которые, помимо других функций, транспортируют, хранят и используют кислород по всему телу. Эти белки напрямую регулируют многие процессы, участвующие в метаболизме кислорода, превращая кислород в энергию, необходимую клеткам для процветания. Например, гем связывается с клетками и транспортирует кислород к клеткам через знакомый белок гемоглобин.
«Мы пришли к выводу, что повышенное потребление кислорода, которое мы обнаружили в клетках рака легких, может быть связано с повышенным уровнем гема и гемопротеинов», – сказал д-р. Ли Чжан, профессор молекулярной и клеточной биологии Университета штата Даллас и старший автор статьи.
Чтобы проверить эту возможность, Чжан и аспирант биологии Джагмохан Худа измерили и сравнили уровни гема, которые синтезируют клетки рака легких, и количество, которое производят нормальные клетки легких.
«Все клетки нуждаются в определенном уровне гема, но наши результаты показывают, что нормальным клеткам требуется гораздо меньше гема по сравнению с раковыми клетками», – сказал Чжан. «Мы думаем, что высокий уровень гема в раковых клетках приводит к гораздо большему количеству гемопротеинов, которые метаболизируют кислород и производят больше клеточной энергии. Это затем заставляет раковые клетки размножаться, мигрировать и образовывать колонии.
«Раковые клетки не только производят значительно больше гема, мы также обнаружили, что они поглощают больше гема из крови», – сказал Чжан, владеющий сертификатом Cecil H. и Ида Грин заслуженная кафедра системной биологии.
Затем Чжан и Худа лечили подобранный набор рака легкого и нормальных клеток легких ингибитором гема, называемым сукцинилацетоном. Химическое вещество блокирует синтез гема клетками.
Другие исследователи ранее изучали способность сукцинилацетона подавлять рост различных типов раковых клеток, но до исследования UT в Далласе Чжан сказал, что неизвестно, были ли эти эффекты уникальными для рака в целом или как соединение может влиять на нормальные клетки.
«До нашего исследования ученые не знали, есть ли разница в действии между раковыми и нормальными клетками», – сказал Чжан. «Теперь мы знаем, что это соединение не оказывает большого влияния на нормальные клетки, но оказывает влияние на клетки рака легких.”
По словам Худа, ведущего автора исследования, подавление способности раковых клеток продуцировать гем резко повлияло на эти клетки.
«Подавление доступности гема снижает способность клеток рака легких использовать кислород и, следовательно, способность клеток размножаться и мигрировать», – сказал он. “Культивированные раковые клетки, которые мы изучали, перестали размножаться и в конечном итоге умерли.”
Чжан сказал, что ключевым открытием стало то, что нормальным клеткам не нужно столько гема для правильного функционирования.
«Когда вы подавляете синтез гема или истощаете гем, это не слишком сильно влияет на нормальные клетки», – сказала она. “Он избирательно влияет на раковые клетки. В этом прелесть нашей работы.
“Поскольку ингибирование гема эффективно останавливает прогрессирование клеток рака легких, наши результаты могут положительно повлиять на исследования в области биологии и терапии рака легких.”
По оценкам Национального института рака, в США будет диагностировано 228 000 новых случаев рака легких и более 159 000 смертей от этого заболевания.S. в 2013.
Хотя необходимы дополнительные исследования, прежде чем на основе полученных данных можно будет разработать новые методы лечения, Худа сказал, что метод ингибирования гема, вероятно, не будет токсичным для людей, отметив, что сукцинилацетон не должен устранять весь синтез гема в организме.
«Даже после снижения уровня гема до такой степени, что поражаются раковые клетки, вполне вероятно, что нормальные клетки будут жить с небольшим количеством гема», – сказал Худа.