Komórki rakowe są słabsze, gdy są bardziej kwaśne
Komórki rakowe funkcjonują gorzej i są mniej zdolne do namnażania się, gdy ich wewnętrzne środowisko jest bardziej kwaśne.
Do takiego wniosku doszli naukowcy w Stanach Zjednoczonych i Hiszpanii po zastosowaniu modelu komputerowego do badania warunków, które wpływają na szlaki metaboliczne w komórkach nowotworowych.
Model wykazał, że komórki rakowe potrzebują środowiska wewnętrznego, które jest bardziej zasadowe niż zdrowe komórki, aby ich metabolizm mógł prawidłowo funkcjonować.
Pomogło również zidentyfikować niektóre enzymy, które współpracują z bardziej zasadowym środowiskiem w celu promowania raka.
Odkrycia mogą doprowadzić do powstania nowych leków przeciwnowotworowych, które będą celować w te cząsteczki, zgodnie z artykułem opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications.
„Ta praca jest nadal bardzo akademicka” - wyjaśnia współautor badania Miquel Duran-Frigola, chemik obliczeniowy w Instytucie Badań Biomedycznych w Barcelonie w Hiszpanii, „ale uważamy, że niektóre z zidentyfikowanych celów są gotowe do przetestowania zwierząt, co pozwala nam przejść do bardziej zaawansowanych etapów badań przedklinicznych ”.
Biologia systemów
Badanie jest przykładem typu badań prowadzonych w dziedzinie biologii systemów, która wykorzystuje złożone modele komputerowe i duże zbiory danych, aby pomóc nam zrozumieć „organizacyjne zasady życia”.
Naukowcy zebrali dużą ilość danych biochemicznych i genetycznych, aby opracować molekularny model metabolizmu komórek rakowych.
Wykorzystali ten model do zbadania odpowiedzi „prawie 2000 enzymów metabolicznych” na zmiany wewnętrznego pH komórki.
Skala pH jest miarą kwasowości. Środowisko kwaśne ma niskie pH, a środowisko zasadowe lub zasadowe ma wysokie pH. PH 7 jest neutralne - nie jest ani kwaśne, ani zasadowe.
Zdrowe komórki mają lekko zasadowe środowisko wewnętrzne o pH około 7,2. Komórki rakowe są bardziej zasadowe i mają wewnętrzne pH wyższe niż 7,2.
„Rekonstruując i integrując profile aktywności enzymatycznej zależnej od pH w specyficznych dla komórki modelach metabolicznych w skali genomu” - zauważają autorzy - „opracowujemy metodologię obliczeniową, która bada, w jaki sposób wewnątrzkomórkowe pH […] może modulować metabolizm”.
Obiecujące wyniki
Korzystając z modelu komputerowego, zespół wykazał, że komórka nowotworowa może się namnażać, gdy jej wnętrze pozostaje w preferowanej alkalicznej strefie pH. Ten stan sprzyja również innym funkcjom, na których opiera się komórka, takim jak „glikoliza i adaptacja do niedotlenienia”.
Jednak niższe, bardziej kwaśne pH w komórkach rakowych „wyłącza te adaptacje i utrudnia wzrost komórek nowotworowych” - zauważają autorzy.
Zespół wykorzystał również model do zidentyfikowania celów metabolicznych, które wykazały „przewidywane wzmocnione działanie przeciwnowotworowe”, gdy wewnętrzne środowisko komórki rakowej stało się bardziej kwaśne.
Niektóre cele wykazały już obiecujące wyniki w testach z użyciem prawdziwych komórek raka piersi.
„Zrozumienie związku między szlakami metabolicznymi, które działają lepiej w różnych pH, może dać nam wyobrażenie o mechanizmach używanych przez raka do przetrwania przy podstawowym pH”.
Miquel Duran-Frigola
