„Tai nuostabą keliantis procesas, – sako Sent Luise veikiančio Vašingtono universiteto chemijos docentas Gary'is Pattis. – Įsivaizduokite, kad kas kelias dienas pasigaminate dvi savo paties kopijas, o ne išsaugote tą, kurią jau turite. Pastarųjų 15-20 metų žmonės itin domini tuo, kaip ląstelė tai padaro.“
Pastarųjų daugiau nei 80 metų vyravo idėja, kad vėžio ląstelės savo sparčiam dauginimuisi naudoja iš kraujotakos susiurbtą gliukozę, jos energiją ir atomus, kad gamintų savo kopijas. Viena iš priežasčių, kodėl sunaudojama tiek daug gliukozės, yra ta, kad ji yra panaudojama lipidams, arba riebalams, gaminti. Šie riebalai yra kaupiami ląstelių membranose – plonytėse sienose, skiriančiose ląstelių vidų nuo jų aplinkos.
Aštuntajame ir devintajame praėjusio amžiaus dešimtmečiuose mokslininkai, dirbantys su radioaktyviai paženklinta gliukoze, nustatė, kad beveik visi lipidai auglio ląstelėse yra pagaminti iš gliukozės, kurią ląstelės pasiėmė iš savo aplinkos. Toks atradimas esą patvirtino „gliukozės hipotezę“.
Gliukozės hipotezė
Ši hipotezė yra labai logiška, tačiau, kaip labai dažnai būna, tai, kas yra logiška, nebūtinai būna teisinga.
Savo tyrimų metu G. Pattis atrado, kad greitai besidauginantys fibroblastai sudaro didžiąją dalį lipidų, pagamintų iš gliukozės, tik tuo atveju, jeigu jie yra išauginami standartinėje mitybos terpėje, kurioje yra daug maistinių medžiagų, tačiau mažai lipidų.
Kai mokslininkai mitybos terpę papildė lipidais padidindami jų koncentraciją iki įprastos kraujyje, ląstelės ėmė maitintis lipidais iš mitybos terpės, o ne juos sintetino. Ir esant tokioms sąlygoms, sparčiai besivystančios ląstelės gliukozės sunaudojo ne daugiau, negu tos, kurios nesidalino.
Šis efektas buvo atrastas fibroblastų kultūrose, kurios dalinasi tik tol, kol paliečia vienas kitą, o tuomet sustoja. Jis leido mokslininkams palyginti sparčiai besidalinančių ir nesidalinančių ląstelių medžiagų apykaitą.
Tačiau suintriguoti „lipidų poveikio“ mokslininkai patikrino jį dviejose vėžio ląstelių eilėse – garsiosiose HeLa ląstelėse ir plaučių vėžio ląstelėse H460. Šios ląstelės į lipidų koncentraciją reagavo ne taip smarkiai, tačiau panašiai.
Šis pradinis rezultatas, aprašytas žurnale „Cell Chemical Biology“, verčia abejoti vėžio tyrimais ir gydymu, paremtu gliukozės teorija.
„Apie gliukozės apykaitą sisteminiame lygmenyje buvo galima galvoti tik pastaruosius kelerius metus, – sako G. Pattis, turėdamas omeny naują discipliną metabolomiką. – Anksčiau tiesiog nebuvo technologijos, kuri leido stebėti visus galimus gliukozės metabolinius kelius.“
„Mintis, jog padidintas gliukozės sunaudojimas yra vėžio ląstelių skiriamasis metabolinis požymis, yra giliai įsišaknijusi į mūsų mąstyme. Tai yra pagrindas to, kai[ mes diagnozuojame ir gydome vėžį“, – sakė mokslininkas.
Atliekant FDG-PET tyrimą, pacientams yra suleidžiamas nedidelis kiekis gliukozės analogo su radioaktyviu atomu, ir tuomet stebimas įvairiuose organuose vykstantis gliukozės pasisavinimas. Baltos vietos rodo, kad ten potencialiai yra vėžinių ląstelių.
Praslysta pro radarą
„Mūsų tyrimai kelia šių tyrimų jautrumo klausimą, – sakė G. Pattis. –Galbūt vėžio ląstelės gali maitintis kraujyje esančiais riebalais, o nesigaminti jų iš gliukozės. Ypač tai pasakytina kalbant apie nutukusius ar diabetu sergančius pacientus, kurių kraujyje riebalų koncentracija yra didesnė už normą.“
Galbūt tai leidžia vėžio ląstelėms praslysti pro radarą ir dėl to gaunamas klaidingas neigiamas rezultatas?
Dėl gliukozės hipotezės mokslininkai labai daug dėmesio sutelkė į įvairių vėžio gydymo būdų kūrimą siekiant užkirst kelią gliukozės pasisavinimui ar lipidų sintezei. Tačiau jeigu ši hipotezė yra klaidinga, ar užblokavus gliukozės pasisavinimą vėžio ląstelės nustotų augti? O gal jos imtų maitintis lipidais iš savo aplinkos?
Siekdami panagrinėti šią galimybę mokslininkai pamėgino ląstelių eiles papildyti 2DG – gliukozės molekule, kurioje vandenilio atomas pakeistas hidroksilo (OH–) grupe. Ji įstringa kelyje, kuris skaldo gliukozę. Mokslininkai nustatė, kad ląstelių kultūras pamaitinus lipidais, 2DG tampa gerokai mažiau efektyvesnė lėtinant vėžio ląstelių augimą.
„Šis atradimas verčia abejoti viena strategija, kurios laikomasi naikinant vėžio ląsteles“, – sakė G. Pattis. Šiuo metu atliekami klinikiniai tyrimai su 2DG.
Jeigu tyrimų rezultatai parodys, kad vėžio ląstelės gali reaguoti į vaistus, blokuojančius gliukozės pasisavinimą, ne taip gerai, kaip tikimasi, tuomet lipidų pasisavinimo blokavimas gali būti efektyvesnis.
Šią idėją mokslininkai patikrino ląstelių kultūras paveikdami vaistu SSO, kuris prisitvirtina prie lipidų pernešėjų ląstelių membranose ir blokuoja lipidų pasisavinimą. Kai tai įvyksta, visos trys ląstelių eilės ėmė lėčiau augti ir daugintis.
„Galbūt mums vertėtų galvoti apie lipidų pasisavinimo blokavimą, – mano G. Pattis. – Tačiau svarbiausias klausimas, ir dauguma žmonių, mano nuomone, su tuo sutiks, yra tai, kad ląstelių kultūros yra itin dirbtinos sistemos, kurios dažnai pateikia klaidinančių rezultatų. Sunku kalbėti apie tai, ar ląstelių kultūrų rezultatai gali būti taikomi tyrimams su gyvūnais ar žmonėmis.“