Επιστημονικά Νέα

Καρκίνος: Γιατί τα καρκινικά κύτταρα χρειάζονται τόση πολλή ενέργεια

Καρκίνος: Γιατί τα καρκινικά κύτταρα χρειάζονται τόση πολλή ενέργεια

Καρκίνος: Τη δεκαετία του 1920, ο Γερμανός χημικός Otto Warburg ανακάλυψε ότι τα καρκινικά κύτταρα δε μεταβολίζουν τη ζάχαρη με τον ίδιο τρόπο που συνήθως κάνουν τα υγιή κύτταρα.

Έκτοτε, οι επιστήμονες προσπάθησαν να καταλάβουν γιατί τα καρκινικά κύτταρα χρησιμοποιούν αυτήν την εναλλακτική οδό, η οποία είναι πολύ λιγότερο αποτελεσματική.

Οι βιολόγοι του MIT έχουν βρει τώρα μια πιθανή απάντηση σε αυτήν τη μακροχρόνια ερώτηση. Σε μια μελέτη που εμφανίστηκε στο Molecular Cell, έδειξαν ότι αυτή η μεταβολική οδός, γνωστή ως ζύμωση, βοηθά τα κύτταρα να αναγεννήσουν μεγάλες ποσότητες ενός μορίου που ονομάζεται NAD +, το οποίο πρέπει να συνθέσουν DNA και άλλα σημαντικά μόρια. Τα ευρήματά τους εξηγούν επίσης γιατί άλλα είδη ταχέως πολλαπλασιασμένων κυττάρων, όπως τα ανοσοκύτταρα, μετατρέπονται σε ζύμωση.

«Αυτό ήταν πραγματικά ένα παράδοξο εκατό ετών που πολλοί άνθρωποι προσπάθησαν να εξηγήσουν με διαφορετικούς τρόπους», λέει ο Matthew Vander Heiden, αναπληρωτής καθηγητής βιολογίας στο MIT και αναπληρωτής διευθυντής του Ινστιτούτου Koch για την Ολοκληρωμένη Έρευνα για τον Καρκίνο του MIT. «Αυτό που βρήκαμε είναι ότι υπό ορισμένες συνθήκες, τα κύτταρα πρέπει να κάνουν περισσότερες από αυτές τις αντιδράσεις μεταφοράς ηλεκτρονίων, οι οποίες απαιτούν NAD +, για να φτιάξουν μόρια όπως το DNA».

Ο Vander Heiden είναι ο επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης και οι κύριοι συγγραφείς είναι ο πρώην μεταπτυχιακός φοιτητής του MIT και μεταδιδακτορικός Alba Luengo PhD ’18 και ο μεταπτυχιακός φοιτητής Zhaoqi Li.

Ανεπαρκής μεταβολισμός

Η ζύμωση είναι ένας τρόπος με τον οποίο τα κύτταρα μπορούν να μετατρέψουν την ενέργεια που βρίσκεται στη ζάχαρη σε ATP, μια χημική ουσία που χρησιμοποιούν τα κύτταρα για να αποθηκεύουν ενέργεια για όλες τις ανάγκες τους. Ωστόσο, τα κύτταρα θηλαστικών συνήθως διαλύουν το σάκχαρο χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται αερόβια αναπνοή, η οποία αποδίδει πολύ περισσότερο ATP. Τα κύτταρα συνήθως μεταβιβάζονται σε ζύμωση μόνο όταν δε διαθέτουν αρκετό οξυγόνο για να κάνουν αερόβια αναπνοή.

Από την ανακάλυψη του Warburg, οι επιστήμονες έχουν υποβάλει πολλές θεωρίες σχετικά με το γιατί τα καρκινικά κύτταρα μεταβαίνουν στην αναποτελεσματική οδό ζύμωσης. Ο Warburg πρότεινε αρχικά ότι τα μιτοχόνδρια των καρκινικών κυττάρων, όπου συμβαίνει αερόβια αναπνοή, ενδέχεται να υποστούν βλάβη, αλλά αυτό δε συνέβη. Άλλες εξηγήσεις έχουν επικεντρωθεί στα πιθανά οφέλη της παραγωγής ATP με διαφορετικό τρόπο, αλλά καμία από αυτές τις θεωρίες δεν έχει αποκτήσει ευρεία υποστήριξη.

Σε αυτή τη μελέτη, η ομάδα του MIT αποφάσισε να προσπαθήσει να βρει μια λύση ρωτώντας τι θα συνέβαινε εάν καταστείλουν την ικανότητα των καρκινικών κυττάρων να κάνουν ζύμωση. Για να το κάνουν αυτό, αντιμετώπισαν τα κύτταρα με ένα φάρμακο που τους αναγκάζει να εκτρέψουν ένα μόριο που ονομάζεται πυροσταφυλικό από το μονοπάτι ζύμωσης στην αερόβια οδό αναπνοής.

Είδαν, όπως έχουν δείξει και άλλοι ερευνητές, ότι η παρεμπόδιση της ζύμωσης επιβραδύνει την ανάπτυξη καρκινικών κυττάρων. Στη συνέχεια, προσπάθησαν να καταλάβουν πώς να επαναφέρουν την ικανότητα των κυττάρων να πολλαπλασιάζονται, ενώ ταυτόχρονα εμποδίζουν τη ζύμωση. Μια προσέγγιση που προσπάθησαν ήταν να διεγείρουν τα κύτταρα ώστε να παράγουν NAD +, ένα μόριο που βοηθά τα κύτταρα να απορρίψουν τα επιπλέον ηλεκτρόνια που αφαιρούνται όταν τα κύτταρα παράγουν μόρια όπως το DNA και οι πρωτεΐνες.

Όταν οι ερευνητές αντιμετώπισαν τα κύτταρα με ένα φάρμακο που διεγείρει την παραγωγή NAD +, διαπίστωσαν ότι τα κύτταρα άρχισαν να πολλαπλασιάζονται γρήγορα ξανά, παρόλο που δεν μπορούσαν ακόμη να κάνουν ζύμωση. Αυτό οδήγησε τους ερευνητές στη θεωρία ότι όταν τα κύτταρα αναπτύσσονται γρήγορα, χρειάζονται NAD + περισσότερο από ό, τι χρειάζονται ATP. Κατά τη διάρκεια της αερόβιας αναπνοής, τα κύτταρα παράγουν πολλά ATP και μερικά NAD +. Εάν τα κύτταρα συσσωρεύουν περισσότερο ATP από ό, τι μπορούν να χρησιμοποιήσουν, η αναπνοή επιβραδύνει και η παραγωγή του NAD + επιβραδύνεται επίσης.

«Έχουμε υποθέσει ότι όταν δημιουργείτε και τα δύο NAD + και ATP, εάν δεν μπορείτε να απαλλαγείτε από το ATP, πρόκειται να δημιουργήσετε αντίγραφα ασφαλείας ολόκληρου του συστήματος έτσι ώστε να μην μπορείτε επίσης να κάνετε NAD +», λέει ο Li.

Επομένως, η μετάβαση σε μια λιγότερο αποτελεσματική μέθοδο παραγωγής ATP, η οποία επιτρέπει στα κύτταρα να παράγουν περισσότερο NAD +, στην πραγματικότητα τα βοηθά να αναπτυχθούν γρηγορότερα. «Αν κάνεις ένα βήμα πίσω και κοιτάξεις τα μονοπάτια, αυτό που συνειδητοποιείς είναι ότι η ζύμωση σου επιτρέπει να παράγεις NAD + χωρίς τρόπο», λέει ο Luengo.

Επίλυση του παράδοξου

Οι ερευνητές δοκίμασαν αυτήν την ιδέα σε άλλους τύπους ταχέως πολλαπλασιασμένων κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων των ανοσοκυττάρων, και διαπίστωσαν ότι η παρεμπόδιση της ζύμωσης αλλά επιτρέποντας εναλλακτικές μεθόδους παραγωγής NAD + επέτρεψε στα κύτταρα να συνεχίσουν γρήγορα να διαιρούνται. Παρατήρησαν επίσης το ίδιο φαινόμενο σε μη θηλαστικά κύτταρα όπως η μαγιά, τα οποία εκτελούν διαφορετικό τύπο ζύμωσης που παράγει αιθανόλη.

«Δεν πρέπει να το κάνουν όλα τα πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα», λέει ο Vander Heiden. «Είναι πραγματικά μόνο κύτταρα που αναπτύσσονται πολύ γρήγορα. Εάν τα κύτταρα αναπτύσσονται τόσο γρήγορα που η ζήτησή τους να φτιάχνουν υλικά ξεπερνάει το ATP που καίνε, τότε συμβαίνει αυτό το είδος του μεταβολισμού».

Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι φάρμακα που αναγκάζουν τα καρκινικά κύτταρα να επιστρέψουν στην αερόβια αναπνοή αντί της ζύμωσης θα μπορούσαν να προσφέρουν έναν πιθανό τρόπο θεραπείας των όγκων. Τα ναρκωτικά που αναστέλλουν την παραγωγή NAD + θα μπορούσαν επίσης να έχουν ευεργετική επίδραση, λένε οι ερευνητές.

Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον Κόσμο

Διαβάστε Eπίσης:

Έρευνες διαπιστώνουν τα οφέλη της κατανάλωσης στους άντρες

Μελέτη σε βάθος Τ κυττάρων για τη βελτίωση της ανοσοθεραπείας

Νέα μελέτη για τη δράση της ανοσοθεραπείας στον καρκίνο του μαστού

svg%3E svg%3E
svg%3E
svg%3E
Περισσότερα

Κορωνοϊός: Η πανδημία επιβαρύνει την ψυχική υγεία 85% των φοιτητών στις ΗΠΑ

Επιστήμη Κορωνοϊός Ψυχική Υγεία: Σύμφωνα με νέα μελέτη, η πανδημία του κορωνοϊού είχε αρνητικές επιδράσεις στην ψυχική υγεία των φοιτητών στις ΗΠΑ. Οι σπουδαστές που διατρέχουν τον μεγαλύτερο κίνδυνο εμφάνισης προβλημάτων ψυχικής υγείας που οφείλονται στην πανδημία περιλαμβάνουν γυναίκες, ασιατικής καταγωγής, ηλικίας κάτω των 25 ετών, άτομα που γνώριζαν κάποιον με λοίμωξη COVID-19 και είναι χαμηλού εισοδηματικού προφίλ, ανέφεραν οι ερευνητές - που συνέταξαν τη μελέτη - στο επιστημονικό περιοδικό PLOS ONE.

Συσκευή που "κόβει" τα αντιπηκτικά και εξαλείφει τον κίνδυνο εγκεφαλικού

Αυτή η τεχνική δεν είναι πολύ καινούργια στο εξωτερικό, αλλά δεν είναι ευρέως διαδεδομένη για τον λόγο ότι η προηγούμενη συσκευή που χρησιμοποιούσαν οι γιατροί δεν ήταν τόσο εύκαμπτη και ήταν τραυματική. Με την καινούργια συσκευή, όμως, που υπάρχει τον τελευταίο ενάμιση χρόνο, στην Ελλάδα έχουν αντιμετωπιστεί τους τελευταίους μήνες 5 περιστατικά.

Εγκεφαλικό κύτταρο φαίνεται ότι παραπλανεί εδώ και χρόνια τους ερευνητές

Εγκέφαλος: Ένας τύπος κυττάρου που προέρχεται από ανθρώπινα βλαστικά κύτταρα και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για την έρευνα στον εγκέφαλο και την ανάπτυξη φαρμάκων μπορεί να οδηγεί εδώ και χρόνια τους ερευνητές σε πλάνη, σύμφωνα με μια μελέτη από επιστήμονες στο Ιατρικό Κέντρο Weill Cornell Medicine και στο Πανεπιστήμιο Columbia Irving.

Σκεφτείτε το δύο φορές πριν τρέξετε να ξεπλύνετε το δέρμα σας από το θαλασσινό αλάτι

Μπορεί το αλάτι από το νερό της θάλασσας να σας ενοχλεί, αλλά δεν φαίνεται πως συμφωνούν ούτε οι σύγχρονοι επιστήμονες, ούτε και ο Ιπποκράτης που πρώτος αναφέρθηκε στις ευεργετικές ιδιότητες του θαλασσινού νερού.

Αιτία αποκλεισμού για τις γυναίκες αθλήτριες τα υψηλά επίπεδα τεστοστερόνης;

Η Caster Semenya, δύο φορές ολυμπιονίκης των 800 μέτρων, με καταγωγή από τη Νότια Αφρικής, ζήτησε από το Ευρωπαϊκό Δικαστήριο Ανθρωπίνων Δικαιωμάτων, να επαναδιαπραγματευτεί τα «ρατσιστικά» όρια τεστοστερόνης, που επιβάλλονται σε γυναίκες αθλήτριες.

Θαλασσινό νερό: Ένας ισχυρός σύμμαχος για την υγεία του αναπνευστικού συστήματος

Με τη χρήση θαλασσινού νερού μπορεί να καθαρίζεται βαθιά ο ρινικός βλεννογόνος, να ρευστοποιείται η βλέννα και να απομακρύνεται ευκολότερα με τη βοήθεια των κροσσών, και τέλος να ανανεώνονται τα κύτταρα του βλεννογόνου. 

Έρευνα αναθεωρεί τις φυσιολογικές τιμές αρτηριακής πίεσης στις γυναίκες

Αρτηριακή πίεση Γυναίκα: Εάν είστε γυναίκα, οι γιατροί μπορεί να χρησιμοποιούν λάθος τρόπο μέτρησης της αρτηριακής σας πίεσης, σύμφωνα με νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 15 Φεβρουαρίου στο περιοδικό Circulation. Η έρευνα εξετάζει τον πρώτο αριθμό, τη συστολική αρτηριακή πίεση, η οποία δείχνει πόση πίεση δημιουργεί το αίμα σας στα τοιχώματα της αρτηρίας σας όταν χτυπά η καρδιά. "Σκεφτόμαστε για την κανονική αρτηριακή πίεση σε άτομα με την υπόθεση ότι οι άνδρες και οι γυναίκες είναι ίδιοι, όταν στην πραγματικότητα είναι πολύ πιο διαφορετικοί από ό, τι συνειδητοποιούσαμε ως τώρα", δήλωσε η Dr. Susan Cheng, συντάκτρια της μελέτης.

Η Ανοσο-Ογκολογία στην COVID-19 εποχή: Νέες συνθήκες και εξελίξεις στη φροντίδα των ασθενών

Παγκοσμίως, 1 στους 6 θανάτους οφείλεται στον καρκίνο. Όμως, αυτό ενδεχομένως να αλλάξει στο κοντινό μέλλον, χάρη σε μια κατηγορία ογκολογικών θεραπειών που τα τελευταία χρόνια έχει βελτιώσει σημαντικά την πρόγνωση των ασθενών με αρκετές μορφές προχωρημένου ή μεταστατικού καρκίνου: την Ανοσο-Ογκολογία.