Rakovinové buňky jsou mistry adaptace. Zatímco většina zdravých buněk je schopna změnit zdroje paliva, aby přežily tváří v tvář nedostatku živin, mnoho nádorů si vyvine specifickou závislost na určitých živinách, které podporují jejich rychlé dělení. Jednou z těchto látek je glutamin, aminokyselina nezbytná pro syntézu proteinů a DNA, které stimulují růst nádoru.
Tento jev, často nazývaný “závislost na glutaminu”, je již dlouho předmětem zkoumání vědců. Hlavní překážkou v léčbě rakoviny však vždy byla schopnost nádorových buněk „přepnout“ – najít alternativní metabolické cesty k přežití, i když je glutamin blokován.
Nová studie publikovaná v časopise Molecular Cell identifikovala specifický mechanismus tohoto přežití a co je důležitější, potenciální způsob jeho potlačení.
Role pyruvátu a „metabolická licence“
Studie, kterou vedli Dr. Alexis Jourdain a Dr. Miriam Lichy z University of Lausanne (Unil), zkoumala, jak buňky obcházejí potřebu glutaminu pomocí molekuly bohaté na uhlík, konkrétně pyruvátu.
Vědci zjistili, že pro použití pyruvátu jako alternativního zdroje energie potřebují buňky kritický mitochondriální enzym, pyruvátkarboxylázu. Tento enzym nemůže fungovat sám o sobě; ke svému fungování vyžaduje vitamín B7 (biotin).
Studie naznačuje, že vitamín B7 působí jako jakási “metabolická licence”. Když je přítomen biotin, aktivuje se enzym, který umožňuje pyruvátu vstoupit do energetického systému buňky a kompenzovat nedostatek glutaminu. Pokud je tento vitamín odstraněn nebo se stane nedostupným, enzym přestane fungovat, „licence“ se odebere a schopnost buňky růst a dělit se dramaticky sníží.
Připojení FBXW7: Proč jsou některé druhy rakoviny zranitelnější
Studie také stanoví kritickou souvislost mezi genetickými mutacemi a metabolickou závislostí. Tým se zaměřil na FBXW7, gen, který je často mutován u různých typů rakoviny.
Výsledky odhalily přímý vztah příčiny a následku:
1. Dochází k mutaci: V genu FBXW7 dochází k mutaci.
2. Deplece enzymu: Tato mutace způsobuje částečnou ztrátu enzymu pyruvátkarboxylázy.
3. Metabolická past: Bez tohoto enzymu již buňka nemůže efektivně využívat pyruvát.
4. Závislost: Rakovinná buňka se ocitne ve stavu absolutní závislosti na glutaminu.
Jedná se o významný objev, protože identifikuje specifickou skupinu pacientů – ty s mutacemi FBXW7 – kteří mohou mnohem lépe reagovat na léčbu zaměřenou na metabolismus glutaminu.
Důsledky pro budoucí léčbu rakoviny
Po celá léta klinické studie zaměřené na blokování glutaminu přinášejí smíšené výsledky. Tento výzkum pomáhá vysvětlit důvod: rakovinné buňky nejsou statické, jsou metabolicky flexibilní. Pokud je jedna cesta zablokována, jednoduše přejdou na jinou, jako je pyruvátová cesta.
Pochopením tohoto „záložního plánu“ mohou vědci přejít k vytváření lepších modelů léčby. Namísto cílení na jednu živinu se budoucí terapie může zaměřit na současné metabolické narušení – současné blokování primárního paliva (glutaminu) a záložního mechanismu (pyruvátová cesta závislá na biotinu).
„Tato studie otevírá nové cesty pro vývoj inovativních terapeutických strategií, které berou v úvahu vysokou metabolickou flexibilitu nádorových buněk,“ uzavírá Alexis Jourdain.
Závěr
Identifikací toho, jak vitamín B7 a enzym pyruvátkarboxyláza umožňují rakovinným buňkám obejít nedostatek živin, výzkumníci odhalili novou zranitelnost, která by mohla vést k účinnější kombinované léčbě rakoviny.
