Τα καρκινικά κύτταρα είναι ασθενέστερα όταν γίνονται πιο όξινα
Τα καρκινικά κύτταρα λειτουργούν λιγότερο καλά και είναι λιγότερο ικανά να πολλαπλασιαστούν όταν το εσωτερικό τους περιβάλλον γίνεται πιο όξινο.
Αυτό ήταν το συμπέρασμα στο οποίο κατέληξαν ερευνητές στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ισπανία αφού χρησιμοποίησαν ένα μοντέλο υπολογιστή για να μελετήσουν τις καταστάσεις που επηρεάζουν τις μεταβολικές οδούς στα καρκινικά κύτταρα.
Το μοντέλο έδειξε ότι τα καρκινικά κύτταρα χρειάζονται ένα εσωτερικό περιβάλλον που είναι πιο αλκαλικό από αυτό των υγιών κυττάρων για να λειτουργήσει σωστά ο μεταβολισμός τους.
Βοήθησε επίσης στον εντοπισμό ορισμένων ενζύμων που λειτουργούν με το πιο αλκαλικό περιβάλλον για την προώθηση του καρκίνου.
Τα ευρήματα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέα φάρμακα για τον καρκίνο που στοχεύουν αυτά τα μόρια, σύμφωνα με ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε τώρα στο περιοδικό Επικοινωνία φύσης.
«Αυτό το έργο είναι ακόμα πολύ ακαδημαϊκό», εξηγεί ο συν-συγγραφέας της μελέτης Miquel Duran-Frigola, υπολογιστικός χημικός στο Ινστιτούτο Έρευνας στη Βιοϊατρική στη Βαρκελώνη της Ισπανίας, «αλλά πιστεύουμε ότι ορισμένοι από τους στόχους που προσδιορίστηκαν είναι έτοιμοι να δοκιμαστούν ζώα, επιτρέποντάς μας έτσι να προχωρήσουμε σε πιο προηγμένα προκλινικά δοκιμαστικά στάδια. "
Βιολογία συστημάτων
Η μελέτη είναι ένα παράδειγμα του τύπου της έρευνας που διεξάγεται στον τομέα της βιολογίας συστημάτων, η οποία χρησιμοποιεί πολύπλοκα μοντέλα υπολογιστών και μεγάλα δεδομένα για να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τις «οργανωτικές αρχές της ζωής».
Οι ερευνητές συγκέντρωσαν μεγάλη ποσότητα βιοχημικών και γενετικών δεδομένων για να αναπτύξουν ένα μοριακό μοντέλο μεταβολισμού καρκινικών κυττάρων.
Χρησιμοποίησαν το μοντέλο για να διερευνήσουν την απόκριση «σχεδόν 2.000 μεταβολικών ενζύμων» στις αλλαγές στο εσωτερικό pH του κυττάρου.
Η κλίμακα pH είναι ένα μέτρο οξύτητας. Ένα όξινο περιβάλλον έχει χαμηλό pH και ένα αλκαλικό ή βασικό περιβάλλον έχει υψηλό pH. Ένα pH 7 είναι ουδέτερο - δεν είναι ούτε οξύ ούτε αλκαλικό.
Τα υγιή κύτταρα έχουν ένα ελαφρώς αλκαλικό εσωτερικό περιβάλλον με pH περίπου 7,2. Τα καρκινικά κύτταρα είναι πιο αλκαλικά και έχουν εσωτερικό pH υψηλότερο από 7,2.
«Με την ανακατασκευή και την ενσωμάτωση ενζυματικών προφίλ εξαρτώμενης από το ρΗ δραστικότητας σε κυτταρικά ειδικά μεταβολικά μοντέλα κλίμακας γονιδιώματος», σημειώνουν οι συγγραφείς, «αναπτύσσουμε μια υπολογιστική μεθοδολογία που διερευνά πώς το ενδοκυτταρικό pH […] μπορεί να ρυθμίσει το μεταβολισμό.»
Υποσχόμενα αποτελέσματα
Χρησιμοποιώντας το μοντέλο του υπολογιστή, η ομάδα έδειξε ότι όταν τα εσωτερικά του παραμένουν στην ευνοϊκή αλκαλική ζώνη pH, το καρκινικό κύτταρο μπορεί να πολλαπλασιαστεί. Αυτή η κατάσταση ευνοεί επίσης άλλες λειτουργίες στις οποίες βασίζεται το κύτταρο, όπως «γλυκόλυση και προσαρμογή στην υποξία».
Αλλά ένα χαμηλότερο, πιο όξινο pH στο καρκινικό κύτταρο «απενεργοποιεί αυτές τις προσαρμογές και θέτει σε κίνδυνο την ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων», σημειώνουν οι συγγραφείς.
Η ομάδα χρησιμοποίησε επίσης το μοντέλο για να εντοπίσει μεταβολικούς στόχους που έδειξαν «προβλεπόμενες ενισχυμένες αντικαρκινικές επιδράσεις» όταν το εσωτερικό περιβάλλον των καρκινικών κυττάρων έγινε πιο όξινο.
Μερικοί από τους στόχους έχουν ήδη δείξει πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα σε δοκιμές που χρησιμοποιούν πραγματικά καρκινικά κύτταρα του μαστού.
«Η κατανόηση της σχέσης μεταξύ μεταβολικών οδών που λειτουργούν καλύτερα σε διαφορετικά pH μπορεί να μας δώσει μια ιδέα για τους μηχανισμούς που χρησιμοποιεί ο καρκίνος για να επιβιώσει σε βασικό pH».
Miquel Duran-Frigola
