Идентифицирован нутриент, необходимый раковым клеткам

Аргинин — аминокислота, естественно производимая организмом и в изобилии содержащаяся в рыбе, мясе и орехах. Однако, как показало недавнее исследование в Science Advances, аргинин является также незаменимым нутриентом для раковых клеток. Лишение их этого вещества потенциально может сделать опухоли более уязвимыми для естественного иммунного ответа организма.

Исследователи из Лаборатории системной биологии рака Сойла Тавазои в Рокфеллеровском университете обнаружили, что при различных типах рака у человека уровень этой аминокислоты становится ограниченным. Это заставляет клетки искать гениальный генетический обходной путь: при падении уровня аргинина они манипулируют доступными белками, чтобы эффективнее захватывать аргинин и другие аминокислоты. Более того, в попытке продолжить рост они индуцируют мутации, снижающие их зависимость от него.

Связь аргинина и рака

На клеточном уровне аргинин участвует в различных процессах, от утилизации азотистых отходов до синтеза белков. Его дефицит, например, связан с воспаленными тканями при болезни Крона, язвенном колите, воспалительном заболевании кишечника или инфекции H. pylori, где уровень аргинина может быть низким. При отсутствии лечения у таких пациентов повышен риск развития рака желудка или толстой кишки.

Исследователи обнаружили эту связь в рамках более масштабного исследования кодонов — триплетов оснований ДНК, кодирующих одну аминокислоту. Анализируя данные Cancer Genome Atlas, авторы задокументировали тысячи случаев мутаций кодонов. Особенно выделялись кодоны аргинина, которые терялись при мутациях гораздо чаще, чем ожидалось. Наиболее драматичный дефицит наблюдался при раке желудка и колоректальном раке.

Клеточное недоедание

Ученые выращивали раковые клетки в лаборатории, а затем лишали их аргинина. После нескольких циклов такого «клеточного недоедания» раковые клетки начали мутировать, пробуя разные способы получить доступ к этому необходимому веществу.

• Один из успешных методов — увеличение количества белков-транспортеров аминокислот для более эффективного захвата аргинина.
• В другом эксперименте было обнаружено увеличение числа мутаций в сторону кодонов, производящих аминокислоты, которых было больше в среде раковых клеток. Клетки пытались «справиться с тем, что есть».

Связь конкретного нутриента с конкретным изменением ДНК через подобную направленную эволюцию, по словам авторов, ранее не описывалась.

От красного флажка к мишени

Эта способность заставлять кодоны работать на себя может привести к гибели раковых клеток. В процессе выживания в условиях недоедания клетки накапливают так много мутаций, что начинают выглядеть очень странно для иммунной системы.

«У вас появляется множество случайных, аномально выглядящих белков из-за всех мутаций, и иммунная система с большей вероятностью распознает их как нечто чужеродное», — говорит Деннис Хсу. Глубоко мутировавшие, лишенные аргинина раковые клетки, которые могли бы остаться незамеченными, теперь «размахивают изодранным красным флагом».

Это открытие имеет потенциальное значение для иммунотерапии. «Голодая раковую клетку, возможно, можно стимулировать появление новых мутаций, которые затем будут распознаны иммунной системой», — отмечает Хсу.