Раковые клетки слабее, когда они становятся более кислыми
Раковые клетки функционируют хуже и менее способны к размножению, когда их внутренняя среда становится более кислой.
К такому выводу пришли исследователи в Соединенных Штатах и Испании после того, как они использовали компьютерную модель для изучения условий, которые влияют на метаболические пути в раковых клетках.
Модель показала, что раковым клеткам необходима более щелочная внутренняя среда, чем у здоровых клеток, для нормального функционирования их метаболизма.
Это также помогло определить некоторые ферменты, которые работают в более щелочной среде и способствуют развитию рака.
Результаты могут привести к созданию новых лекарств от рака, нацеленных на эти молекулы, согласно статье, опубликованной в журнале. Nature Communications.
«Эта работа по-прежнему носит академический характер, - поясняет соавтор исследования Микель Дюран-Фригола, химик-вычислительный институт из Института исследований биомедицины в Барселоне, Испания, - но мы считаем, что некоторые из выявленных целей готовы к тестированию в животных, что позволяет нам перейти к более продвинутым этапам доклинических испытаний ».
Системная биология
Исследование является примером того типа исследований, которые проводятся в области системной биологии, в которых используются сложные компьютерные модели и большие данные, чтобы помочь нам понять «организационные принципы жизни».
Исследователи собрали большое количество биохимических и генетических данных для разработки молекулярной модели метаболизма раковых клеток.
Они использовали эту модель для изучения реакции «почти 2000 метаболических ферментов» на изменение внутреннего pH клетки.
Шкала pH является мерой кислотности. Кислая среда имеет низкий pH, а щелочная или щелочная среда имеет высокий pH. Уровень pH 7 является нейтральным - он не является ни кислотным, ни щелочным.
Здоровые клетки имеют слабощелочную внутреннюю среду с pH около 7,2. Раковые клетки более щелочные и имеют внутренний pH выше 7,2.
«Реконструируя и интегрируя профили ферментативной pH-зависимой активности в клеточно-специфические модели метаболизма в масштабе генома, - отмечают авторы, - мы разрабатываем вычислительную методологию, которая исследует, как внутриклеточный pH […] может модулировать метаболизм».
Многообещающие результаты
Используя компьютерную модель, команда показала, что, когда ее внутренности остаются в благоприятной зоне щелочного pH, раковая клетка может размножаться. Это состояние также способствует другим функциям, от которых зависит клетка, таким как «гликолиз и адаптация к гипоксии».
Но более низкий, более кислый pH в раковой клетке «отключает эти адаптации и ставит под угрозу рост опухолевых клеток», отмечают авторы.
Команда также использовала модель для определения метаболических целей, которые показали «предсказанные усиленные противораковые эффекты», когда внутренняя среда раковой клетки стала более кислой.
Некоторые из мишеней уже показали многообещающие результаты в тестах с использованием реальных клеток рака груди.
«Понимание связи между метаболическими путями, которые лучше работают при разных значениях pH, может дать нам представление о механизмах, используемых раком для выживания при базовом pH».
Микель Дюран-Фригола
