Заморить рак голодом. Ученые нашли клетки, которые питают раковые клетки

Исследователи из Лаборатории системной биологии рака Сохейла Тавазои в Университете Рокфеллера обнаружили, что при различных видах рака человека количество этой аминокислоты становится ограниченным, что побуждает эти клетки искать умный генетический обходной путь: когда уровень аргинина падает, они манипулируют белками, имеющимися в их распоряжении, чтобы более эффективно усваивать аргинин и другие аминокислоты. И что примечательно, в стремлении продолжать расти они вызывают мутации, которые уменьшают их зависимость от него, пишет PhysOrg.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

"Это как если бы у вас был набор Lego, и вы пытались построить причудливую модель самолета, и у вас закончились нужные детальки, — говорит Деннис Сью, бывший сотрудник лаборатории Тавазои, а ныне врач-ученый в онкологическом центре в Питтсбурге. Единственный способ по-прежнему строить самолет — это если бы вы изменили чертежи таким образом, чтобы они не требовали недостающих деталек".

На клеточном уровне аргинин играет роль во множестве процессов, от утилизации отходов азота до синтеза белка. По словам Сью, это также одна из немногих аминокислот, которая, как было показано, регулирует реакцию иммунных клеток на рак и другие виды иммунологических триггеров.

Ее дефицит, например, связан с воспаленными тканями людей с болезнью Крона, язвенным колитом, воспалительным заболеванием кишечника или инфекцией определенных бактерий, в тканях которых может быть низкий уровень аргинина. Если люди с этими заболеваниями не получают лечения, у них повышается риск развития рака желудка или толстой кишки.

Исследователи обнаружили связь между аргинином и раком в рамках более крупного исследования кодонов, триплетов оснований ДНК, каждое из которых содержит рецепт производства одной аминокислоты. Просматривая Атлас генома рака, Сью задокументировал тысячи случаев мутаций кодонов, но один из них выделялся среди всех видов рака: кодоны аргинина, которые были потеряны во время мутаций гораздо больше, чем должны были быть. Рак желудка и колоректальный рак показали самый резкий дефицит аргинина. Для ученых это было очень неожиданным открытием.

"Мы думаем, что некоторые виды рака развиваются в условиях низкого содержания аргинина и несут эту историю в своей ДНК", — говорит Сью.

Он и его соавторы провели месяцы в лаборатории, выращивая раковые клетки, а затем лишая их аргинина. По мере того, как они подвергали клетки множественным циклам клеточного недоедания, раковые клетки начали мутировать, поскольку они пытались разными способами обеспечить себе доступ к обновленному запасу необходимых для питания продуктов. Не все эти стратегии сработали.

Одним из успешных методов было увеличение количества белков-переносчиков аминокислот, чтобы клетки могли более эффективно поглощать аргинин и другие аминокислоты. Но даже эти функциональные подделки, как правило, были скудными источниками. Между тем, ошибки усугублялись по мере репликации клеток, что приводило к изменениям в геноме, таким как мутировавшие гены и деформированные белки.

В другом эксперименте Сью обнаружил увеличение количества мутаций в отношении кодонов, производящих аминокислоты, которых было больше в среде раковых клеток. Они внезапно стали более аппетитными для раковых клеток, которые, казалось, пытались обойтись тем, что у них было, — это похоже на приготовление еды из нескольких случайных ингредиентов, которые оказались в вашем холодильнике.

"Связывание определенного питательного вещества с конкретным изменением ДНК посредством такого рода так называемой направленной эволюции,насколько нам известно, ранее не сообщалось", — говорит Тавазои.

Интересно, что эта способность "уговаривать" кодоны выполнять свои приказы потенциально может привести к уничтожению раковых клеток. Это связано с тем, что в процессе выживания в условиях недоедания клетки накапливают так много мутаций, что могут начать выглядеть очень странно для иммунной системы.

"В таком состоянии у них есть куча случайных, ненормально выглядящих белков из-за всех мутаций, и они с большей вероятностью будут распознаны иммунной системой как то, что ей не принадлежит, — говорит Сью. Когда-то глубоко мутировавшие раковые клетки, нуждающиеся в аргинине, которые, возможно, были в состоянии летать незаметно для иммунной системы, теперь будто размахивают перед ней рваным красным флагом".

Полученные данные имеют потенциальное значение для иммунотерапии. "Голодая раковую клетку, возможно, вы можете способствовать получению новых мутаций, которые затем могут быть распознаны иммунной системой, — говорит Сью. Мы не проверяли это, но было бы здорово попробовать".

Ранее Фокус писал про универсального солдата против рака. Исследователи уверяют, что новое лекарство способно не только бороться с раковыми опухолями, но и тренировать иммунную систему.