במטרה להבין טוב יותר כיצד תאי סרטן מכשירים את צמיחתם המתפוצצת ומתפשטים, מדענים ברפואה של ג'ונס הופקינס אומרים כי הם שופכים אור חדש על המיקום והתפקוד של גלים מייצרים כוח על הכיסוי, או הממברנה, של תאים אלה. המדענים אומרים כי הגלים, הנוצרים כתוצאה מהתפשטות קצבית של אנזימים המייצרים אנרגיה מגלוקוז, עשויים לשמש כדי לשמש לסרטן שלב טוב יותר, וכמטרות של תרופות שנועדו להאט או להפסיק את התפשטות הסרטן.
בניסויים עם תאי סרטן אנושיים שגדלו במעבדה, החוקרים מציעים גם כי מדידת הגלים המייצרים אנרגיה יכולה לעזור לשלב סרטן בצורה יותר אוניברסאלית יותר, ללא קשר לתתי-סוגים ולמוטציות גנטיות.
דיווח על הממצאים, הממומן בחלקו על ידי המכונים הלאומיים לבריאות, פורסם ב -1 ביולי בכתב העת תקשורת טבעו
הממצאים שלנו מראים מתאם בין רמות גבוהות יותר של הגלים המייצרים אנרגיה לחומרה רבה יותר של הסרטן, או פוטנציאל הסרטן להתפשט לאיברים אחרים. "
פיטר דווריוטס, דוקטור
בביולוגיה של סרטן, מדענים ידועים זה מכבר על אפקט ורבורג, תהליך בו תאי סרטן מנצלים יותר אנרגיה ממסלול פחות יעיל – גליקוליזה – ולא מהמנגנון היעיל יותר, זרחן חמצוני.
"נראה שזה פרדוקס לסרטן מכיוון שתאי סרטן זקוקים להרבה יותר אנרגיה לצמיחה מתאים רגילים", אומר דייוויד ז'אן, Ph.D., חוקר פוסט -דוקטורט במעבדה של Devreotes.
החוקרים אומרים כי זה נלמד בשיעור ביוכימיה במשך עשורים רבים כי גליקוליזה התרחשה באופן אחיד בציטוזול, או במטריצת הנוזלים של התא.
אך כאשר צוות ג'ונס הופקינס בדק תאים סרטניים שגדלו במעבדה, הם גילו כי אנזימים המניבים אנרגיה מתכנסים ונעים כגלים על קרום התא, מה שמרמז על תהליך ייצור אנרגיה מכוון יותר.
"ממצא זה עשוי לאתגר את הידע של ספרי הלימוד הקנוניים שכולנו לומדים מהקורס הביוכימיה", אומר ג'אן.
ז'אן ועמיתיו החלו במחקר על ידי השוואה בין דגימות של תאים נורמליים מהרירית של תעלות שד אנושיות עם אותו סוג של תאים מאנשים עם סרטן השד. המדענים השתמשו בהנדסה גנטית כדי לתייג מולקולות פלואורסצנטיות לאנזימים גליקוליטיים אלה, מה שמאפשר נראות ומדידה מדויקת של אנזימים אלה המייצרים אנרגיה במיקרוסקופ בעל עוצמה גבוהה.
בתאי סרטן השד, המדענים מצאו כמות בשפע של אנזימים גליקוליטיים על קרום התאים, וכי המולקולות עברו בגלים מאורגנים. בתאים רגילים, המדענים לא הבחינו כמעט בשום אנזימים גליקוליטיים במשטח התא או בגלי.
"ככל שהסרטן אגרסיבי יותר, כך מצאנו גלים יותר על פני התא", אומר Devreotes. תגלית זו נובעת ממחקרים קודמים של ז'אן ודברוטס, שפורסמה בשנת 2020 ב תא התפתחותימה שמרמז כי שלבי סרטן קשורים לפעילות הגל הגליקוליטי.
במחקר האחרון, המדענים מדדו את רמת ה- ATP, את "מטבע האנרגיה" בתוך סרטן השד ותאים נורמליים, ומצאו כי תת -סוגים אגרסיביים יותר לסרטן השד היו קשורים לרמות גבוהות יותר של ATP המיוצר מהגלים הללו.
תוך שימוש בסוגי תאי סרטן אחרים, כולל קווי תאים מגדלים במעבדה של סרטן הלבלב האנושי, ריאה, שד, מעי גס וכבד, החוקרים מצאו תוצאות דומות: עלייה בפעילות הגל ורמות ATP בתת-סוגים של סרטן הנחשבים לאגרסיביים יותר בהשוואה לסוגים פחות אגרסיביים של תאים סרטניים.
"נוכחותם המוגברת של הגלים הגליקוליטיים הללו מניעה יותר ייצור ATP מגליקוליזה בתאי סרטן, וזה מוביל להסתמכות מוגברת על גליקוליזה לאנרגיה", אומר ג'אן.
בחיפוש אחר דרך להאט את פעילות גל האנרגיה של תאי הסרטן, הם השתמשו במולקולה קטנה, Latrunculin A (LATA), המשבשת את הרכבה של הגלים הגליקוליטיים בקווי תאי סרטן. לאחר מכן מצאו המדענים ירידה של 25% ב- ATP, מה שמרמז כי תאי סרטן תלויים במידה רבה בגלים אלה כדי לדלק ולבצע את פעילויותיהם עתירות האנרגיה היומיות.
"כאשר אנו מעכבים את הפעילות של גלים אלה, אנו עשויים להיות מסוגלים למנוע מתאי סרטן אלה היכולת לצרוך חומרים מזינים ולצמוח", אומר ג'אן. "תאי סרטן דורשים אנרגיה רבה בכדי להניע ממאירות של סרטן, ולכן שיבוש תהליך זה עשוי להיות מסוגל להאט או להפסיק את התפשטותו."
בשלב הבא, Devreotes אומר שהצוות שלו מתכנן לחקור בדיוק כיצד מתרחשים הגלים המייצרים אנרגיה בקרום התא.
Funding support for this research was provided by the National Institutes of Health (GM118177, FA95501610052, R01GM136711, S10 OD016374), the Multidisciplinary Research Program of the University Research Initiative of the Air Force Research Laboratory, the Defense Advanced Research Projects Agency, a Cervical Cancer SPORE Pilot Project Award (P50CA098252), the Sol Goldman המרכז לחקר סרטן הלבלב, פרס גילוי ג'ונס הופקינס ופרס WW Smith Charitive Trust.
בנוסף לדבריוטס וז'אן, מדענים אחרים שתרמו לעבודה זו הם דהימן סנקר פאל, ג'יין בורליס, יו דנג, יו סופרים ארוכים ותוספים נוספים כריס ג'נטופולוס וצ'ואן-הסיאנג הואנג מג'ונס הופקינס.
