Τα καρκινικά κύτταρα είναι γνωστά για την «εξάρτησή» τους από τη γλουταμίνη, ένα αμινοξύ που λειτουργεί σαν βασικό «καύσιμο» για τα καρκινικά κύτταρα, βοηθώντας τα να παράγουν ενέργεια και να πολλαπλασιάζονται.
Όταν όμως αυτή λείπει, τα καρκινικά κύτταρα στρέφονται σε εναλλακτικές πηγές ενέργειας. Για να το κάνουν όμως αυτό, χρειάζονται τη βιταμίνη B7.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Λωζάνης (Unil) αποκάλυψαν έναν νέο βιολογικό μηχανισμό που φέρνει στο φως μια κρίσιμη ευπάθεια των καρκινικών κυττάρων, όταν στερούνται τη βιταμίνη B7.
Τι ερεύνησαν οι επιστήμονες
Όλα τα κύτταρα χρειάζεται να προσαρμόζονται στις αλλαγές στη διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών για να επιβιώσουν. Ωστόσο, ορισμένα κύτταρα γίνονται ιδιαίτερα εξαρτημένα από τη γλουταμίνη, ένα αμινοξύ που παίζει βασικό ρόλο στον μεταβολισμό. Η γλουταμίνη παρέχει τα απαραίτητα «δομικά στοιχεία» για τη σύνθεση πρωτεϊνών και DNA και χωρίς αυτήν τα κύτταρα δεν μπορούν να συνεχίσουν να αναπτύσσονται και να διαιρούνται.
Τα καρκινικά κύτταρα αποτελούν χαρακτηριστικό παράδειγμα. Πολλοί όγκοι εμφανίζουν αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν «εξάρτηση από τη γλουταμίνη», δηλαδή βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε αυτό το θρεπτικό συστατικό. Αν και αυτή η εξάρτηση θεωρείται αδυναμία, πολλά καρκινικά κύτταρα βρίσκουν τρόπους να την παρακάμψουν. Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Molecular Cell, ομάδα με επικεφαλής τον Alexis Jourdain, επίκουρο καθηγητή στο Τμήμα Ανοσοβιολογίας (DIB) της Σχολής Βιολογίας και Ιατρικής (FBM) του Unil, ρίχνει φως στις κυτταρικές διεργασίες που επιτρέπουν αυτή την προσαρμογή.
Πώς το πυροσταφυλικό οξύ και η βιταμίνη B7 στηρίζουν την ανάπτυξη των κυττάρων
Η έρευνα, με επικεφαλής τη Miriam Lisci, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο εργαστήριο του Alexis Jourdain, επικεντρώθηκε σε μόρια πλούσια σε άνθρακα και ειδικότερα στο πυροσταφυλικό οξύ. Τα μόρια αυτά μπορούν να επιτρέψουν στα κύτταρα να συνεχίσουν να διαιρούνται ακόμη και όταν η γλουταμίνη είναι περιορισμένη.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι αυτή η διαδικασία εξαρτάται από ένα μιτοχονδριακό ένζυμο που ονομάζεται πυροσταφυλική καρβοξυλάση. Το ένζυμο αυτό χρειάζεται τη βιταμίνη B7 (βιοτίνη) για να λειτουργήσει. Όταν η βιταμίνη B7 δεν είναι διαθέσιμη, το ένζυμο παύει να λειτουργεί και η ανάπτυξη των κυττάρων σταματά. Με αυτόν τον τρόπο, η βιοτίνη λειτουργεί σαν ένα «μεταβολικό εισιτήριο», επιτρέποντας στο πυροσταφυλικό οξύ να μπει στο ενεργειακό σύστημα του κυττάρου και να καλύψει την έλλειψη γλουταμίνης.
Μεταλλάξεις σε ένα γονίδιο αυξάνουν την ευπάθεια των καρκινικών κυττάρων
Η μελέτη αποκάλυψε επίσης έναν νέο ρόλο για το FBXW7, ένα γονίδιο που συνδέεται συχνά με τον καρκίνο. «Όταν το FBXW7 φέρει μεταλλάξεις, κάτι που συμβαίνει συχνά σε ορισμένους καρκίνους, η πυροσταφυλική καρβοξυλάση μειώνεται, το πυροσταφυλικό οξύ δεν μπορεί πλέον να αξιοποιηθεί αποτελεσματικά και τα κύτταρα εξαρτώνται από τη γλουταμίνη», εξήγησε η Miriam Lisci, εκ των συγγραφέων της μελέτης.
Οι ερευνητές έδειξαν ότι συγκεκριμένες μεταλλάξεις του FBXW7 που εντοπίζονται σε ασθενείς μπορούν να προκαλέσουν άμεσα αυτή την αυξημένη εξάρτηση από τη γλουταμίνη. Τα ευρήματα αυτά προέκυψαν μέσα από συνεργασίες με τις πλατφόρμες μεταβολομικής και πρωτεομικής της FBM, καθώς και με την ομάδα του Owen Skinner στο Northeastern University στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Τα ευρήματα βοηθούν επίσης να εξηγηθεί γιατί οι θεραπείες που στοχεύουν στον περιορισμό της γλουταμίνης δεν είναι πάντα αποτελεσματικές. Τα καρκινικά κύτταρα μπορούν να στραφούν σε εναλλακτικές μεταβολικές οδούς για να επιβιώσουν.
«Μακροπρόθεσμα, αυτή η έρευνα ανοίγει νέους δρόμους για την καλύτερη κατανόηση των μεταβολικών ευπαθειών των καρκίνων και για τον σχεδιασμό καινοτόμων θεραπευτικών στρατηγικών που λαμβάνουν υπόψη τη μεγάλη μεταβολική ευελιξία των καρκινικών κυττάρων, ιδίως μέσω της ταυτόχρονης στόχευσης πολλαπλών μεταβολικών οδών», κατέληξε ο Alexis Jourdain, εκ των συγγραφέων της μελέτης.
