Исследователи обнаружили, что при нехватке аминокислот раковые клетки сотрудничают для извлечения питательных веществ из окружающей среды. Ключевую роль в этом процессе играет фермент CNDP2. Он расщепляет белки (олигопептиды) на аминокислоты, создавая общий запас питательных веществ для всей опухоли. Отсутствие CNDP2 значительно снижает рост опухолей как в клеточных культурах, так и в моделях на животных. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
Раковые опухоли быстро растут и могут адаптироваться к различным условиям, из-за чего их сложно лечить. Традиционно считалось, что раковые клетки в опухоли ведут себя как безжалостные конкуренты, борющиеся за питательные вещества и ресурсы, необходимые для выживания и размножения. Следовательно, выживают и доминируют в опухоли только самые сильные и агрессивные клетки.
Исследователи изучили взаимодействия между раковыми клетками в условиях дефицита питательных веществ. Они использовали роботизированный микроскоп и программное обеспечение для анализа изображений, чтобы отслеживать рост клеток различных типов опухолей. Эти технологии позволили ученым наблюдать миллионы клеток в сотнях различных условий, включая разную плотность клеточных культур и уровни питательных веществ в среде.
Ученые исследовали, как раковые клетки реагируют на нехватку аминокислот, таких как глутамин. Это аминокислота, которая обеспечивает клетки энергией, участвует в синтезе нуклеотидов и поддерживает их рост. Оказалось, что в таких условиях клетки начинают сотрудничать: они выделяют специальный фермент CNDP2, который расщепляет олигопептиды (малые белковые цепочки) вне клетки, превращая их в свободные аминокислоты. Эти аминокислоты формируют общий запас питательных веществ, доступный для всех клеток. Ученые подтвердили это открытие экспериментами с клетками рака кожи, молочной железы и легких.
«Мы заметили, что ограничение аминокислот благоприятно сказывалось на более крупных популяциях клеток, но не на редких. Следовательно, это кооперативный процесс, зависящий от плотности популяции. Стало действительно ясно, что между опухолевыми клетками существует настоящая кооперация», — рассказал Карлос Кармона-Фонтейн из Нью-Йоркского университета.
Для проверки роли белка CNDP2 в этом процессе исследователи применили технологию CRISPR, чтобы удалить ген Cndp2 у опухолевых клеток. Такие клетки утратили способность к кооперации, а рост опухоли у мышей значительно замедлился. Также ученые протестировали препарат бестатин, который подавляет действие CNDP2. Они обнаружили, что бестатин также останавливает рост опухолей. Эффект усиливался при сочетании с диетами, бедными аминокислотами.
Исследователи надеются, что их выводы помогут разработать методы лечения рака, направленные на сотрудничество между раковыми клетками.
«Мы надеемся, что более четкое понимание этого механизма поможет нам сделать лекарства более целенаправленными и более эффективными», — отметил Карлос Кармона-Фонтейн.
Автор: Оксана Гриценко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
