Как раковые клетки производят молочную кислоту для выживания
Впервые исследователи показали, как раковые клетки перепрограммируют себя для производства молочной кислоты и устойчивости к кислой среде, существующей вокруг опухолей. Это открытие может задать совершенно новое направление в лечении рака.
Прорыв стал результатом более 13 лет работы.
Рак и мышцы: общий механизм
Объяснение новых данных кроется в знакомом многим ощущении: при быстром беге или езде на велосипеде в ногах может внезапно возникнуть слабость, тяжесть и упадок сил. Это вызвано накоплением молочной кислоты — продукта, который организм производит при интенсивной работе, когда потребность в энергии превышает возможности лёгких по снабжению кислородом. После нагрузки организм, получая кислород, удаляет молочную кислоту.
Кислород важен для преобразования сахара в энергию. Мышечные клетки производят молочную кислоту. Оказалось, что раковые клетки, образующиеся из здоровых клеток организма, также начинают её производить. Обычно у них нет такой способности, пока не развивается рак.
Выживание в экстремальных условиях
Подобно мышечным клеткам, раковым клеткам приходится функционировать в условиях нехватки кислорода. Окружение опухолей кислое и содержит мало кислорода. Чтобы выжить в такой среде, клеткам нужно уметь расти при низком содержании кислорода — в условиях, очень похожих на те, при которых мышечная клетка производит молочную кислоту.
Ключевой белок PRL-3
Более ста лет известно, что раковые клетки предпочитают расщеплять сахар до молочной кислоты, но как они перепрограммируют себя, досконально не изучалось.
После экспериментальных исследований команда под руководством Бёрсета выяснила, как раковые клетки внезапно обретают способность производить молочную кислоту. Исследователи Пега Абдоллахи, Эстен Вандсемб и коллеги недавно опубликовали две статьи, показывающие, что белок PRL-3 перепрограммирует клетки, заставляя их предпочитать производство молочной кислоты как при малом, так и при большом количестве кислорода.
«Мы давно знали, что PRL-3 появляется в раковых клетках, в то время как в здоровых клетках он в основном содержится в мышечных. Теперь мы начинаем понимать, почему раковые клетки так хорошо процветают, производя этот белок. Это просто ключ к их выживанию», — говорит Бёрсет.
Примерно в то же время, что и открытие NTNU, японская исследовательская группа показала, что PRL-3 защищает клетки от кислой среды. Совокупные данные показывают, что PRL-3 перепрограммирует клетки именно для того, чтобы выдерживать условия, часто встречающиеся в раковых опухолях и вокруг них.
Новый терапевтический подход
Теперь цель — «отключить» молекулу, которая позволяет клеткам перепрограммировать себя. Исследователь Джон Лацо из Университета Вирджинии (США) разработал молекулу, которая, как показали его исследования, нарушает работу белка PRL-3.
«Мы хотим протестировать ингибиторы, которые разрабатывает Лацо, и развить их дальше здесь, в Норвегии. Ингибиторы — это химические молекулы, которые связываются с молекулой, которую вы хотите отключить», — говорит Бёрсет.
Помимо тестирования ингибиторов, исследовательская группа хочет изучить, как ведёт себя PRL-3 в нормальных клетках организма.
Возможная важная роль в мышцах
«Интересно, что эта молекула в основном содержится в мышечных клетках. Вполне возможно, что мы получаем пользу от PRL-3, когда производим энергию для быстрого бега. Никто не проверял, делает ли эта молекула нас лучше в беге», — говорит Бёрсет.
Чтобы проверить это, исследователи из группы Бёрсета будут сотрудничать с исследователями из Кардиологической группы по физическим упражнениям профессора Ульрика Вислёффа в NTNU. Они будут изучать генетически модифицированных мышей, лишённых PRL-3, чтобы выяснить, переносят ли они анаэробные упражнения хуже, чем мыши, сохранившие ген PRL-3.
«Мы могли бы быть на пути к важному биологическому механизму для наших мышц», — говорит Бёрсет.
Исследования группы Бёрсета о значении PRL-3 для метаболизма раковых клеток опубликованы в FASEB Journal и FEBS Journal.