Немецким биологом найдена главная особенность раковых клеток

Главная особенность раковых клеток состоит в том, что они могут делиться многократно, а их рост неограничен. Ученые пришли к выводу, что разрушение митохондрий клетки может привести к росту опухоли. Оказывается, энергетические центры клетки – митохондрии – могут играть ключевую роль в переходе от нормального роста клетки к злокачественному. Ученые отмечают, что наличие дефектов в цитохромоксидазе C может бать ранним биомаркером для скрининга рака.

Особенностью раковых клеток является то, что они игнорируют правила, которые соблюдают нормальные клетки. Они могут делиться непрестанно, вторгаться в отдаленные ткани и употреблять глюкозу в аномальных количествах.

Отто Варбург об особенностях раковых клеток

В 1924 году немецкий биолог Отто Генрих Варбург пришел к выводу, что раковые клетки употребляют глюкозу в значительно более высоких количествах, чем нормальные клетки. Этот же ученый заметил, что в раковых летках имеются дефекты в «гранах» — органеллах, которые сейчас известны как митохондрии. Он предположил, что митохондриальные дефекты приводят к проблемам в процессе окислительного фосфорилирования, с помощью которого клетка производит энергию. Эти дефекты вносят вклад в то, что клетки становятся раковыми.

Первая часть гипотезы Варбурга показала, что большинство раковых опухолей показывают высокую зависимость от глюкозы в качестве источника энергии; они выделяют большое количество молочной кислоты. Но вторая часть гипотезы указывала на то, что дефектная митохондриальная функция является причиной того, что клетки становятся онкогенными.

Дефектные митохондрии – еще одна особенность раковых клеток

Чтобы убедиться, что вторая часть гипотезы Варбурга была правильной, ученые взяли клеточные линии из скелета, почки, молочной железы и пищевода. Затем ученые использовали молекулы РНК, чтобы заставить замолчать экспрессию некоторых компонентов митохондриальной цитохромоксидазы C – критического фермента, участвующего в окислительном фосфорилировании. Цитохромоксидаза C использует кислород, чтобы настроить трансмембранный потенциал, который нужен для синтеза АТФ, молекулы для производства энергии клетками организма.

Биологи заметили, что нарушение только одного белка субъединицы цитохромоксидазы C приводит к серьезным изменениям в митохондриях и в самих клетках. Эти клетки показали все особенности раковых клеток.

Эти особенности раковых клеток заключаются в изменениях в их метаболизме; они становятся все более зависимыми от глюкозы, снижается синтез АТФ. Вместо проведения окислительного фосфорилирования, они в значительной степени перешли к реакции гликолиза, менее эффективному способу обеспечения АТФ, который является характерным для раковых клеток.

Клетки потеряли контактное торможение и получили повышенную способность вторгаться в отдаленные ткани – это характерные особенности раковых клеток. Когда их выращивали в 3D среде (которая имитирует естественную среду, в которой опухоли растут в организме), клетки с разрушенными митохондриями образовывали крупные, долгоживущие колонии, сродни опухолей.

Исследователи также заставили «замолчать» субъединицы цитохромоксидазы C в клеточных линиях рака груди и рака пищевода. Ученые обнаружили, что клетки стали еще более инвазивными, усиливая их злокачественный потенциал.

Наконец, ученые посмотрели на реальные опухоли у человека и обнаружили, что большинство не содержащих кислород участков, которые характерны для опухолей, содержат дефектные версии цитохромоксидазы. Этот результат не может рассказать нам о том, что было причиной или следствием опухолей, но эта система клеток ясно говорит, что митохондриальная дисфункция является движущей силой в канцерогенезе. По-видимому, дефектные митохондрии – это еще одна особенность раковых клеток.

Исследователи отметили, что нарушения цитохромоксидазы C влияет на митохондрии таким образом, чтобы активировать стресс сигнал к ядру, сродни «SOS» оповещения клетки, что что-то неладно. Ученые ранее замечали подобный активированный путь в клетках с обедненной митохондриальной ДНК, что также связано с раком.

Основываясь на этих выводах, ученые изучили, может ли ингибирование сигнального пути этого митохондриального стресса быть стратегией для предотвращения прогрессирования рака. Ученые нацелились на сигнальный путь, развивая много небольших молекул и антител. Если блокировать сигнализацию, то раковые клетки могут просто умереть. Кроме того, ученые отметили, что определение наличия дефектов в цитохромоксидазе C может быть биомаркером для скрининга рака. Источник: Университет Пенсильвании.