В умовах низького вмісту глюкози ракові клітини ухиляються від хіміотерапії

Лабораторні експерименти з раковими клітинами виявили два способи, за допомогою яких пухлини обходять дію ліків, покликаних виснажити і знищити їх, ідеться в новому дослідженні.

Хоча хіміотерапевтичні препарати успішно лікують рак і продовжують життя пацієнтам, відомо, що їхня дія триває недовго, оскільки ракові клітини вміло перебудовують процес перетворення енергії (метаболізм), щоб обійти дію ліків. Багато з цих препаратів є так званими антиметаболіками, що порушують клітинні процеси, необхідні для росту і виживання пухлини.

Препарати, використані в дослідженні, перешкоджають утворенню піримідинів, молекул, які є важливим компонентом нуклеотидів, з яких складаються РНК і ДНК. Ракові клітини повинні мати доступ до піримідину, щоб збільшувати свою кількість і виробляти урідинові нуклеотиди — основне джерело палива для ракових клітин, які швидко розмножуються, ростуть і вмирають. Порушення швидкого, але крихкого шляху синтезу піримідинів, на яке спрямовані деякі хіміотерапевтичні препарати, може призвести до голодування ракових клітин та їх спонтанної загибелі (апоптозу).

Нове дослідження, проведене під керівництвом вчених з NYU Langone Health і його Онкологічного центру Перлмуттера, показує, як ракові клітини виживають в умовах несприятливого навколишнього середовища, зумовленого постійною нестачею енергії з глюкози (хімічний термін для позначення цукру в крові), необхідної для росту пухлини. За словами дослідників, глибше розуміння того, як ракові клітини ухиляються від спроб ліків вбити їх в умовах низького вмісту глюкози, може призвести до розробки більш ефективних комбінованих методів лікування.

Результати дослідження, опубліковані в журналі Nature Metabolism, засвідчили, що середовище з низьким вмістом глюкози, в якому живуть ракові клітини, затримує споживання раковими клітинами наявних запасів уридинових нуклеотидів, що робить хіміотерапію менш ефективною, сповільнюючи темпи клітинної смерті.

В інших експериментах пухлинне мікросередовище з низьким вмістом глюкози також не змогло активувати два білки, BAX і BAK, розташовані на поверхні мітохондрій – генераторів пального для клітини. Активація цих білків-тригерів руйнує мітохондрії та миттєво запускає низку ферментів каспаз, які допомагають ініціювати апоптоз (клітинну смерть).

Дослідження показує, як раковим клітинам вдається компенсувати вплив пухлинного мікросередовища з низьким вмістом глюкози, і як ці зміни в метаболізмі ракових клітин зводять до мінімуму ефективність хіміотерапії.

«Результати дослідження пояснюють те, що досі залишалося незрозумілим, як змінений метаболізм пухлинного мікрооточення впливає на хіміотерапію: низький рівень глюкози уповільнює споживання і виснаження уридинових нуклеотидів, необхідних для росту ракових клітин, і перешкоджає апоптозу (загибелі) ракових клітин», – говорить старший дослідник дослідження Richard Possemato (Річард Поссемато), доктор філософії, доцент кафедри патології в Медичній школі Гроссмана Нью-Йоркського університету, а також співробітник Онкологічного центру Перлмуттера.

Результати дослідження можуть бути використані для розробки хіміотерапії або комбінованих методів лікування, які змінять або обдурять ракові клітини, змусивши їх реагувати на мікросередовище з низьким вмістом глюкози так само, як вони реагували б на мікросередовище з іншим стабільним вмістом глюкози.

За допомогою отриманих даних можна розробити діагностичні тести для визначення того, як ракові клітини пацієнта відреагують на мікросередовище з низьким вмістом глюкози, і передбачити, наскільки добре пацієнт може відповісти на ту чи іншу хіміотерапію.