(Кредит: Национальные институты здравоохранения)
«Идея о том, что увеличение потребления глюкозы является метаболическим признаком раковых клеток, глубоко укоренена в нашем мышлении. Это основа того, как мы диагностируем рак и управляем его лечением в клинике», - говорит Гэри Патти. Выше: клетки HeLa в культуре. (Кредит: Национальные институты здравоохранения)
Раковые клетки определяются их способностью к неконтролируемому росту, одна клетка быстро становится двумя, а две становятся многими.
«Это захватывающий процесс, - говорит Гари Патти, адъюнкт-профессор химии в Вашингтонском университете в Сент-Луисе. «Представьте себе создание двух копий себя каждые несколько дней, вместо того, чтобы просто поддерживать тот, который у вас есть. В прошлом году 15 или 20 люди стали действительно интересоваться тем, как это делает клетка ».
Уже более 80 лет господствующей идеей было то, что раковые клетки подпитывают их взрывной рост, впитывая глюкозу из крови, используя ее энергию и атомы для извлечения дублированных наборов клеточных компонентов. Одна из причин, по которой принимается так много глюкозы, заключается в том, чтобы сделать липиды или жиры, которые собраны в клеточные мембраны, тонкие вуали, которые отделяют содержимое клетки от окружающей ее среды.
В 1970 и «80s» ученые, работающие с радиоактивно мечеными глюкозами, показали, что практически все липиды внутри опухолевых клеток были сделаны из глюкозы, клетки заняли внеклеточную среду, что, по-видимому, подтвердило «гипотезу глюкозы».
Гипотеза глюкозы
Гипотеза имеет смысл, но, как и многие другие вещи, которые имеют смысл, это может быть неправильно.
Преследуя другую работу, Патти обнаружил, что пролиферирующие фибробласты делают большую часть своих липидов из глюкозы только в том случае, если их выращивают в стандартной среде для культивирования клеток, которая богата питательными веществами, но не содержит липидов.
Когда ученые выдавали культуральную среду с липидами, повышая концентрации до типичных для крови, клетки предпочли очищать липиды от среды, а не синтезировать их. И в этих условиях быстро делящиеся клетки больше не принимали глюкозу, чем клетки, которые не делятся.
Эффект был обнаружен в культурах фибробластов, которые делятся до тех пор, пока они не коснутся друг друга, а затем перестанут, давая ученым возможность сравнить метаболизм пролиферирующих и покоящихся клеток.
Но заинтригованный «липидным эффектом», ученые проверили его на двух линиях рака, известных клетках HeLa и линии клеток рака легких под названием H460. Эти клеточные линии ответили менее сильно, но аналогично концентрации липидов.
Поразительный результат, о котором сообщается в журнале Клеточная химическая биология, ставит под сомнение аспекты исследований и лечения рака, основанных на гипотезе глюкозы.
«За последние несколько лет можно было думать о метаболизме глюкозы на системном уровне, - говорит Патти, имея в виду новую дисциплину метаболизма. «До этого технология слежения за глюкозой через все возможные метаболические пути просто не существовала.
«Идея о том, что увеличение потребления глюкозы является метаболическим признаком раковых клеток, глубоко укоренена в нашем мышлении. Это основа того, как мы диагностируем рак и управляем его лечением в клинике ».
В диагностических ФДГ-ПЭТ-сканировании пациентам вводят небольшое количество аналога глюкозы, которое включает радиоактивный атом, и затем сканируют для создания изображений поглощения глюкозы различными органами. Яркие пятна на этих изображениях указывают на потенциальный рак.
Летать под радаром
«Наше исследование поднимает вопросы о чувствительности этих сканированных изображений», - говорит Патти. «Возможно, раковые клетки могут жить за счет жиров, плавающих в крови, а не делать их все из глюкозы, особенно в случае пациентов с ожирением или диабетом, у которых концентрация липидов в крови может быть выше нормы».
Может ли это позволить раковым клеткам лететь под радаром, что приводит к ложным негативам?
Из-за гипотезы о глюкозе ученые уделяют большое внимание разработке методов лечения рака, которые ингибируют метаболизм глюкозы или синтез липидов. Но если предположение неверно, блокирует метаболизм глюкозы медленным ростом клеток? Разве клетки не будут убирать липиды из своего окружения?
Чтобы проверить эту возможность, ученые попытались дозировать клеточные линии с помощью 2DG, молекулы глюкозы с атомом водорода, замещенным гидроксильной (OH-) группой, которая застревает в пути, который разрушает глюкозу. Они обнаружили, что, если они также липпировали культуры липидами, 2DG был гораздо менее эффективен в замедлении роста раковых клеток.
«Это открытие ставит под сомнение обоснование одной стратегии убийства раковых клеток», - говорит Патти. 2DG теперь находится в клинических испытаниях.
Если результаты предполагают, что раковые клетки могут не реагировать так, как надеются на препараты, которые блокируют поглощение глюкозы, это также предполагает, что блокирование поглощения липидов может быть эффективным.
Ученые протестировали эту идею путем дозирования их культур с помощью препарата SSO, который необратимо связывается с липидным транспортером в клеточной мембране, препятствуя поглощению липидов. Когда они это делали, все три линии клеток были медленнее расти и делиться.
«Возможно, мы должны больше думать о том, чтобы ингибировать поглощение липидов, - говорит Патти. «Последний момент - и я думаю, что большинство людей согласны с этим - в том, что клеточные культуры - это очень искусственные системы, которые часто дают неверные результаты. Являются ли результаты клеточной культуры переведенными на модели животных или пациентов, действительно сомнительны; трудно доверять им.
«В этом случае стандартные клеточные культуральные среды, которые каждый использует, имеют такие низкие концентрации липидов, что они действительно пересказывают то, что делают клетки в культуре. Несмотря на то, что мы все делаем одну и ту же культуру клеток, так же опасно предполагать, что результаты применяются к клинике ».
Источник: Вашингтонский университет в Сент-Луисе
Связанные книги:
at Внутренний рынок самовыражения и Amazon
