Заморити рак голодом. Вчені знайшли клітини, які живлять ракові клітини

Дослідники з Лабораторії системної біології раку Сохейла Тавазої в Університеті Рокфеллера виявили, що при різних видах раку людини кількість цієї амінокислоти стає обмеженою, що спонукає ці клітини шукати розумний генетичний обхідний шлях: коли рівень аргініну падає, вони маніпулюються білками, ефективніше засвоювати аргінін та інші амінокислоти. І що примітно, у прагненні продовжувати зростати вони викликають мутації, які зменшують їхню залежність від нього, пише PhysOrg.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

"Це якби у вас був набір Lego, і ви намагалися побудувати химерну модель літака, і у вас закінчилися потрібні детальки, — каже Денніс Сью, колишній співробітник лабораторії Тавазої, а нині лікар-вчений в онкологічному центрі в Піттсбурзі. — Єдиний спосіб по — як і раніше будувати літак — це якби ви змінили креслення так, щоб вони не вимагали відсутніх деталей".

На клітинному рівні аргінін грає роль у багатьох процесах, від утилізації відходів азоту до синтезу білка. За словами Сью, це також одна з небагатьох амінокислот, яка, як показано, регулює реакцію імунних клітин на рак та інші види імунологічних тригерів.

Її дефіцит, наприклад, пов'язаний із запаленими тканинами людей із хворобою Крона, виразковим колітом, запальним захворюванням кишечника чи інфекцією певних бактерій, у тканинах яких може бути низький рівень аргініну. Якщо люди з цими захворюваннями не одержують лікування, у них підвищується ризик розвитку раку шлунка або товстої кишки.

Дослідники виявили зв'язок між аргініном і раком у межах більшого дослідження кодонів, триплетів основ ДНК, кожна з яких містить рецепт виробництва однієї амінокислоти. Переглядаючи Атлас геному раку, Сью задокументував тисячі випадків мутацій кодонів, але один із них виділявся серед усіх видів раку: кодони аргініну, які були втрачені під час мутацій набагато більше, ніж мали бути. Рак шлунка та колоректальний рак показали найрізкіший дефіцит аргініну. Для вчених це було надзвичайно несподіваним відкриттям.

"Ми думаємо, що деякі види раку розвиваються в умовах низького вмісту аргініну і несуть цю історію у своїй ДНК", — каже Сью.

Він та його співавтори провели місяці в лабораторії, вирощуючи ракові клітини, а потім позбавляючи їх аргініну. У міру того, як вони піддавали клітини множинним циклам клітинного недоїдання, ракові клітини почали мутувати, оскільки вони намагалися різними способами забезпечити доступ до оновленого запасу необхідних для харчування продуктів. Не всі ці стратегії спрацювали.

Одним з успішних методів було збільшення кількості білків-переносників амінокислот, щоб клітини могли більш ефективно поглинати аргінін та інші амінокислоти. Але навіть ці функціональні підробки, як правило, були мізерними джерелами. Тим часом помилки погіршувалися в міру реплікації клітин, що призводило до змін геномі, таким як гени, що мутували, і деформовані білки.

В іншому експерименті Сью виявив збільшення кількості мутацій щодо кодонів, що виробляють амінокислоти, яких було більше серед ракових клітин. Вони раптово стали апетитнішими для ракових клітин, які, здавалося, намагалися обійтися тим, що вони мали, — це схоже на приготування їжі з кількох випадкових інгредієнтів, які опинилися у вашому холодильнику.

"Зв'язування певної поживної речовини з конкретною зміною ДНК за допомогою такого роду так званої спрямованої еволюції, наскільки нам відомо, раніше не повідомлялося", — говорить Тавазої.

Цікаво, що ця здатність "умовляти" кодони виконувати свої накази потенційно може призвести до знищення ракових клітин. Це пов'язано з тим, що в процесі виживання в умовах недоїдання клітини накопичують так багато мутацій, що можуть виглядати дуже дивно для імунної системи.

"У такому стані у них є купа випадкових, що ненормально виглядають білків через всі мутації, і вони з більшою ймовірністю будуть розпізнані імунною системою як те, що їй не належить, — говорить Сью. Ракові клітини, що колись глибоко мутували, потребують в аргініні, які, можливо, могли літати непомітно для імунної системи, тепер ніби розмахують перед нею рваним червоним прапором".

Отримані дані мають потенційне значення для імунотерапії. "Не даючи живитися раковій клітині, можливо, ви можете сприяти отриманню нових мутацій, які потім можуть бути розпізнані імунною системою, — каже Сью. — Ми не перевіряли це, але було б чудово спробувати".

Раніше Фокус писав про універсального солдата проти раку. Дослідники запевняють, що нові ліки здатні не лише боротися з раковими пухлинами, а й тренувати імунну систему.