גידולים אינם מקום נוח לחיות בו: מחסור בחמצן, מחסור בתזונה והצטברות של מוצרים מטבוליים לפעמים מזיקים מדגישים ללא הרף תאים סרטניים. צוות מחקר מהמרכז לחקר הסרטן הגרמני (DKFZ) והמכון לפתולוגיה מולקולרית (IMP) בווינה גילה כעת כי ערך החומציות החומצי ברקמת הגידול-הידוע כמצמצום-הוא גורם מכריע כיצד תאי סרטן הלבלב מתאימים את חילוף החומרים האנרגטי שלהם על מנת לשרוד בתנאים רווקים אלה. התוצאות פורסמו בכתב העת מַדָעו
זרימת דם לקויה ופעילות מטבולית מוגברת יוצרים לרוב מצבים עוינים בגידולים: תסמינים טיפוסיים כוללים חוסר חמצן, גלוקוז וחומרים מזינים אחרים, הצטברות מטבוליטים מזיקים לעיתים והחמצת סביבת הגידול. מומחים מתייחסים לכך כאל חמצת.
הצוות בראשות וילהלם פאלם מה- DKFZ ויוהנס זובר מה- IMP בדק כיצד תאי סרטן מסתגלים לתנאים קשים אלה. ראשית, החוקרים כיבו באופן שיטתי כל גן בנפרד בתאי סרטן הלבלב באמצעות כלי עריכת הגנים CRISPR-CAS9 ואז עקבו אחר האופן בו אובדן השפיע על הישרדותם וצמיחתם של התאים בתנאי לחץ מוגדרים. ניסויים אלה נערכו בתחילה בכלי תרבות. הגנים שזוהו בגישה זו הוכנסו אז באופן ספציפי בעכברים עם סרטן הלבלב, וההשפעות הושוו לתוצאות מתרבית התא.
הניתוח ההשוואתי של מאות גנים כאלה הרלוונטיים לצמיחת תאי סרטן בתנאי לחץ הראה באופן מפתיע כי חילוף החומרים של תאי סרטן במודל העכבר הושפע מאוד מהתאמות של איזון האנרגיה שלהם לחמצת גידולים. חילוף החומרים של תאי סרטן בתוך גידול שונה באופן משמעותי מזה בתרבית תאים קונבנציונלית וניתן לשכפל אותו בצורה הטובה ביותר על ידי סביבה חומצית.
"זה לא רק היעדר חמצן או חומרים מזינים שמשנים את חילוף החומרים בגידול – זה בעיקר החמצת סביבת הגידול", מסביר וילהלם פאלם. החמצת מסייעת לתאי סרטן לעבור מייצור אנרגיה מבוסס סוכר (גליקוליזה) לייצור אנרגיה יעיל יותר באמצעות נשימה במיטוכונדריה. מבני תאים אלה, המכונה אברונים, מכונים גם "תחנות הכוח של התא".
החוקרים הצליחו להראות שערך החומציות החומצי מעורר שינויים עמוקים במיטוכונדריה. בדרך כלל הם קיימים בתאי סרטן כמבנים קטנים ומקוטעים. עם זאת, בתנאים חומציים הם מתמזגים לרשתות נרחבות היעילות משמעותית יותר.
זה אפשרי מכיוון שחמצת מעכבת את הפעילות של ERK של חלבון האיתות. הפעלה יתר של מסלול איתות זה בדרך כלל גורמת למיטוכונדריה בתאי סרטן להתחלק שוב ושוב לשברים קטנים רבים. אם פיצול זה אינו מתרחש כתוצאה מחמצת גידולים, המיטוכונדריה יכולה להשתמש בחומרים מזינים שונים ביעילות רבה יותר לייצור אנרגיה. אם התערבות גנטית מונעת מיזוג של המיטוכונדריה, תאי סרטן מאבדים את הגמישות המטבולית שלהם וצומחים הרבה יותר לאט בסביבה החומצית של גידול.
"התוצאות שלנו מראות כי החמצת אינה סתם תוצר לוואי של חילוף החומרים של הגידול, אלא מתג חשוב השולט באספקת האנרגיה וההישרדות של תאי סרטן", מסביר מנהיג החוקרים המשותף יוהנס זובר. בטווח הארוך, ממצאים אלה עשויים לפתוח דרכים חדשות לטיפולים שמכוונים באופן ספציפי למטבוליזם האנרגטי של גידולים.
