В условиях низкого содержания глюкозы раковые клетки уклоняются от химиотерапии

Лабораторные эксперименты с раковыми клетками выявили два способа, с помощью которых опухоли обходят действие лекарств, призванных изнурить и уничтожить их, говорится в новом исследовании.

Хотя химиотерапевтические препараты успешно лечат рак и продлевают жизнь пациентам, известно, что их действие длится недолго, поскольку раковые клетки умело перестраивают процесс преобразования энергии (метаболизм), чтобы обойти действие лекарств. Многие из этих препаратов являются так называемыми антиметаболиками, нарушающими клеточные процессы, необходимые для роста и выживания опухоли.

Препараты, использованные в исследовании, препятствуют образованию пиримидинов, молекул, являющихся важным компонентом нуклеотидов, из которых состоят РНК и ДНК. Раковые клетки должны иметь доступ к пиримидину, чтобы увеличивать свое количество и производить уридиновые нуклеотиды — основной источник топлива для раковых клеток, которые быстро размножаются, растут и умирают. Нарушение быстрого, но хрупкого пути синтеза пиримидинов, на которое направлены некоторые химиотерапевтические препараты, может привести к голоданию раковых клеток и их спонтанной гибели (апоптозу).

Новое исследование, проведенное под руководством ученых из NYU Langone Health и его Онкологического центра Перлмуттера, показывает, как раковые клетки выживают в условиях неблагоприятной окружающей среды, вызванной постоянной нехваткой энергии из глюкозы (химический термин для обозначения сахара в крови), необходимой для роста опухоли. По словам исследователей, более глубокое понимание того, как раковые клетки уклоняются от попыток лекарств убить их в условиях низкого содержания глюкозы, может привести к разработке более эффективных комбинированных методов лечения.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Metabolism, показали, что среда с низким содержанием глюкозы, в которой живут раковые клетки, задерживает потребление раковыми клетками имеющихся запасов уридиновых нуклеотидов, что делает химиотерапию менее эффективной, замедляя темпы клеточной смерти.

В других экспериментах опухолевая микросреда с низким содержанием глюкозы также не смогла активировать два белка, BAX и BAK, расположенных на поверхности митохондрий – генераторов топлива клетки. Активация этих белков-триггеров разрушает митохондрии и мгновенно запускает серию ферментов каспаз, которые помогают инициировать апоптоз (клеточную смерть).

Исследование показывает, как раковым клеткам удается компенсировать воздействие опухолевой микросреды с низким содержанием глюкозы, и как эти изменения в метаболизме раковых клеток сводят к минимуму эффективность химиотерапии

«Результаты исследования объясняют то, что до сих пор оставалось неясным, как измененный метаболизм опухолевого микроокружения влияет на химиотерапию: низкий уровень глюкозы замедляет потребление и истощение уридиновых нуклеотидов, необходимых для роста раковых клеток, и препятствует апоптозу (гибели) раковых клеток», – говорит старший исследователь исследования Richard Possemato (Ричард Поссемато), доктор философии, доцент кафедры патологии в Медицинской школе Гроссмана Нью-Йоркского университета, а также сотрудник Онкологического центра Перлмуттера.

Результаты исследования могут быть использованы для разработки химиотерапии или комбинированных методов лечения, которые изменят или обманут раковые клетки, заставив их реагировать на микросреду с низким содержанием глюкозы так же, как они реагировали бы на микросреду с другим стабильным содержанием глюкозы.

С помощью полученных данных можно разработать диагностические тесты для определения того, как раковые клетки пациента отреагируют на микросреду с низким содержанием глюкозы, и предсказать, насколько хорошо пациент может ответить на ту или иную химиотерапию.