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
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις

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

Η κατανάλωση υπερ-επεξεργασμένων τροφών έχει αυξηθεί επικίνδυνα στις ΗΠΑ, σύμφωνα με 18χρονη μελέτη

Υπερ-επεξεργασμένα τρόφιμα: Δεδομένης της αυξανόμενης πρόσληψης υπερ-επεξεργασμένων τροφίμων στις ΗΠΑ και των αυξανόμενων στοιχείων που συνδέουν αυτά τα τρόφιμα με χρόνιες ασθένειες, οι ερευνητές συνιστούν την εφαρμογή πολιτικών για τη μείωση της κατανάλωσής τους, όπως αναθεωρημένες οδηγίες διατροφής, περιορισμούς στο μάρκετινγκ, αλλαγές στις επισημάνσεις των συσκευασιών και φόρους στα εξαιρετικά επεξεργασμένα τρόφιμα. Υποστηρίζουν επίσης προγράμματα και πολιτικές για την αύξηση της διαθεσιμότητας, της προσβασιμότητας και της προσιτής τιμής των ανεπεξεργαστων τροφίμων, ιδιαίτερα μεταξύ των μειονοτήτων.

Η πανδημία στέρησε έναν γονέα ή φροντιστή σε περισσότερα από 140.000 παιδιά στις ΗΠΑ

Κορωνοϊός ορφάνια: Σε 15 μήνες, 120.630 παιδιά στις ΗΠΑ βίωσαν τον θάνατο ενός κύριου φροντιστή, συμπεριλαμβανομένων των γονέων, των παππούδων και των γιαγιάδων που τους παρείχαν βασικές ανάγκες, λόγω θανάτου που σχετίζεται με την Covid.

Γιατί τα καιρικά φαινόμενα γίνονται ολοένα και πιο έντονα

Σε παγκόσμιο επίπεδο, σχεδόν 1,5 δισεκατομμύριο άνθρωποι ή το 20% του παγκόσμιου πληθυσμού διατρέχουν τουλάχιστον μέτριο κίνδυνο έκθεσης σε πλημμύρες. Μετά την ξηρασία, οι καταιγίδες και οι πλημμύρες στοιχίζουν παγκοσμίως περισσότερες ζωές από οποιαδήποτε άλλη καιρική καταστροφή.

Εμβόλιο κατά της covid-19 ετοιμάζει η Νότιος Αφρική - Θα ταιριάζει σε ζεστά κλίματα

Αλλού στην ήπειρο, βρίσκονται σε εξέλιξη αρκετές εγκαταστάσεις παραγωγής εμβολίων Covid, όπως στην Αλγερία, την Αίγυπτο, το Μαρόκο, τη Νιγηρία, τη Ρουάντα προς τη Σενεγάλη. «Η Αφρική πρέπει να γίνει αυτόνομη κατά τα επόμενα 20 χρόνια στην παραγωγή εμβολίων», δήλωσε ο Friede. «Αυτό πρέπει να γίνει, τελικά».

Ερευνητές συνδέουν την ποιότητα του ύπνου με την ψυχική ασθένεια μέσα από ιχνηλάτες δραστηριότητας καρπού

Ύπνος Ψυχική υγεία: O τρόπος του ύπνου, η διάρκεια, η ποιότητα, η μεταβλητότητα και άλλα, σχετίζονται με διαγνώσεις ψυχικής ασθένειας, σύμφωνα με μια νέα μελέτη που χρησιμοποίησε δεδομένα ιχνηλάτη καρπού για την παρακολούθηση του ύπνου των συμμετεχόντων.

Εκείνοι με διαταραχή χρήσης ουσιών ήταν πιο πιθανό να προσβληθούν από τον κορωνοϊό αφού έλαβαν και τα δύο εμβόλια, λέει μελέτη.

"Σαφώς περισσότερη μελέτη είναι ευπρόσδεκτη και απαραίτητη, αλλά είναι σημαντικό να μην υπερεκτιμήσουμε ή να παρερμηνεύσουμε τα πολύ ασαφή αποτελέσματα που παρουσιάζονται στη συγκεκριμένη έρευνα και να διασφαλίσουμε ότι οι καταναλωτές κάνναβης ενημερώνονται με ακρίβεια για το τι δείχνει πραγματικά η πιο πρόσφατη έρευνα", πρόσθεσε ο Fox.