Рацион здоровых клеток организма и клеток, пораженных раком, сильно различается. Чрезвычайно быстрый рост раковых клеток вызывает возрастающую потребность в энергетических ресурсах. Эта потребность в клетках удовлетворяется поглощением глюкозы (сахара) — в десятки и даже сотни раз больше, чем потребляют здоровые клетки. Однако когда глюкозы становится недостаточно, раковые клетки вынуждены искать альтернативные источники питания, чтобы обеспечить свой рост и выживание.
Канадские, американские, российские и британские ученые исследовали, как клетки некоторых разновидностей рака, например рака легких, реагируют на недостаток глюкозы в среде. Для экспериментов ученые выбрали самый распространенный тип рака легких — немелкоклеточный (85-90 процентов всех случаев заболевания). Оказывается, когда глюкоза становится дефицитным продуктом, некоторые клетки рака способны менять свои пищевые предпочтения и переключаться с глюкозы на аминокислоту глутамин.
Использование глутамина в качестве питательного ресурса обусловлено тем, что клетки рака начинают работать с ферментом PEPCK: он встраивается в метаболизм клеток, открывая тем самым доступ к получению энергетических ресурсов из глутамина. Так, клетки способны продолжать поддерживать свой рост даже в условиях отсутствия основного питательного вещества. На основании этого наблюдения ученым удалось показать, что блокирование фермента PEPCK в раковых клетках способно замедлить рост опухоли в мышах. Группе также удалось доказать, что пораженные ткани пациентов содержат повышенную концентрацию PEPCK.
«Понимание механизмов, используемых раковыми клетками для поддержания быстрого роста, ведет к новым возможностям лечения этого заболевания. Прицельный удар по способности клеток адаптироваться к среде через PEPCK-связанные метаболические пути может оказаться эффективным способом лечения некоторых видов рака», — рассказывает Алексей Сергушичев, биоинформатик и аспирант кафедры компьютерных технологий Университета ИТМО (Санкт-Петербург).
Исследование окончательно подтверждает наличие в организме среды, в которой раковые клетки конкурируют за глюкозу и сохраняют способность к росту лишь при переключении на другие источники питания.