Создан новый метод для выявления препаратов, подавляющих метаболизм клеток рака

Звоните +7 495 204 2313 или
Обратитесь онлайн
Медицинский консультант расскажет о всех аспектах лечения за рубежом
24 декабря 2019

Команда исследователей Междисциплинарного онкологического центра Джонсона Калифорнийского университета разработала автоматизированную технологию для одновременного сканирования тысяч молекул. Она помогает установить, какие из них эффективнее блокируют поглощение опухолями глюкозы, которая помогает им расти и распространяться.

С помощью робототехники ученые просканировали 3 555 соединений на клетках немелкоклеточного рака легкого. В результате они выявили около сотни молекул, которые успешнее остальных препятствовали поглощению злокачественными клетками сахаров. На следующем этапе отобранные молекулы будут повторно протестированы, чтобы выяснить, какие из них при этом не нарушают обменные процессы в здоровых клетках.

Обоснование и предпосылки

Повышенное потребление глюкозы имеет основополагающее значение для прогрессирования злокачественных опухолей. Еще в начале прошлого века немецкий ученый Отто Варбург выяснил, что поступающая в организм глюкоза оказывает сильное влияние на обменные процессы в злокачественных клетках, которые производят энергию путем ее окисления без участия кислорода. Этот процесс называется гликолизом.

В здоровых клетках, которым тоже требуются углеводы для исполнения их функций, в первую очередь образования энергии, этот процесс протекает медленно, в результате чего образуется вещество под названием пируват (он же пировиноградная кислота). А в клетках рака он идет в сотни раз быстрее, при этом вместо пировиноградной образуется молочная кислота. Результатом активного окисления глюкозы становится огромное количество энергии, которая расходуется на бесконтрольное деление опухолевых клеток и распространение метастаз.

Идею Варбурга, который за свое открытие получил Нобелевскую премию, развили другие ученые: они смогли установить, что процесс клеточного питания такого типа создает цикл, выйти из которого невозможно. Прошедшие злокачественную трансформацию клетки развивают высокую скорость гликолиза. А он, в свою очередь, стимулирует появление еще большего количества опухолевых клеток.

Соответственно, если блокировать опухоли доступ к глюкозе, это будет сдерживать ее рост и облегчит борьбу с ней. Ключевой задачей для ученых остается разработка целевых методов, которые бы позволили предотвращать поглощение сахара опухолевыми клетками, не влияя при этом на обменные процессы в здоровых тканях.

Злокачественные клетки, несмотря на использование тех же биохимических ферментов, что и нормальные клетки, для потребления глюкозы пользуются различными сигнальными путями, регулирующих выработку этих ферментов. Изучение особенностей этих путей может стать новым подходом к блокированию потребления глюкозы клетками опухоли при сохранении метаболических процессов в нормальных. Он сможет обеспечить более избирательное действие, в отличие от существующих методов, которые напрямую воздействуют на ферменты, участвующие в метаболизме глюкозы.

Однако такой подход потребует более глубокого понимания путей, которые регулируют поглощение глюкозы при раке, и новых способов воздействия на них. Основной проблемой является отсутствие высокопроизводительных методов оценки. До сих пор, несмотря на все инновации, тестирование лекарств, которые сдерживают поглощение сахара опухолевыми клетками, происходит крайне медленно: за одно сканирование возможно проверить всего один или два метода лечения.

В попытках изменить ситуацию американские специалисты придумали и испытали метод автоматизированного скрининга с высокой пропускной способностью, с помощью которого можно одновременно проверять эффективность множества молекул на клетках немелкоклеточного рака легкого.

Особенности метода

Работая с оборудованием для молекулярного сканирования, предназначенным для тестирования действия молекул на те или иные биологические мишени, включая злокачественные клетки, ученые применили особый аналог глюкозы, почти неотличимый от глюкозы естественного происхождения, и прямоугольные планшеты с 391 отдельной лункой для тестирования.

В каждую из этих лунок исследователи поместили клетки немелкоклеточного рака легкого и добавили к ним разные лекарственные соединения. После чего выдержали определенное время, чтобы тестируемые вещества смогли провзаимодействовать с опухолевыми клетками. Затем в метаболизировавшие под воздействием лекарств клетки ввели аналог глюкозы. Далее команда обработала клетки рядом энзимов, которые с помощью метаболизированного аналога глюкозы способны вызывать эффект биолюминесценции, то заставляют живые организмы светиться.

Используя спектрофотометр для прочтения планшетов, способный измерять количество света, исходящего из каждой лунки, ученые зафиксировали, сколько молекул глюкозы в опухолевых клетках в каждой лунке смогли метаболизировать.

Новая автоматизированная методика, разработанная калифорнийскими специалистами, должна ускорить тестирование препаратов, ингибирующих обменные процессы в клетках немелкоклеточного рака легких. Ученые уверяют, что он также может использоваться для скрининга соединений, способных подавлять метаболизм других типов опухолевых клеток.

Вопросы и ответы

Ни одного вопроса не задано

Задать вопрос

Продолжая использовать данный сайт, Вы принимаете наши правила использования cookie-файлов.

Принимаю