Опухоли — некомфортное место для жизни: дефицит кислорода, нехватка питательных веществ и накопление иногда вредных продуктов обмена постоянно подвергают раковые клетки стрессу. Исследовательская группа из Немецкого онкологического исследовательского центра (DKFZ) и Института молекулярной патологии (IMP) в Вене обнаружила, что кислое значение pH в опухолевой ткани, известное как ацидоз, является решающим фактором в том, как раковые клетки поджелудочной железы адаптируют свой энергетический метаболизм, чтобы выжить в этих неблагоприятных условиях. Результаты опубликованы в журнале Наука.
Нарушение кровообращения и повышенная метаболическая активность часто создают враждебные условия в опухолях: типичными симптомами являются недостаток кислорода, глюкозы и других питательных веществ, накопление иногда вредных метаболитов, закисление опухолевой среды. Эксперты называют это ацидозом.
Команда под руководством Вильгельма Пальма из DKFZ и Йоханнеса Зубера из IMP исследовала, как раковые клетки адаптируются к этим суровым условиям. Сначала исследователи систематически отключали каждый ген по отдельности в клетках рака поджелудочной железы с помощью инструмента редактирования генов CRISPR-Cas9, а затем отслеживали, как его потеря влияет на выживаемость и рост клеток в определенных стрессовых условиях. Эти эксперименты первоначально проводились в культуральных чашках. Гены, идентифицированные с помощью этого подхода, затем специально отключали у мышей с раком поджелудочной железы, а эффекты сравнивали с результатами, полученными на клеточной культуре.
Сравнительный анализ сотен таких генов, отвечающих за рост раковых клеток в условиях стресса, неожиданно показал, что на метаболизм раковых клеток в мышиной модели сильное влияние оказывает адаптация их энергетического баланса к опухолевому ацидозу. Метаболизм раковых клеток внутри опухоли значительно отличается от метаболизма в обычной культуре клеток и лучше всего воспроизводится в кислой среде.
«Метаболизм в опухоли меняется не только из-за нехватки кислорода или питательных веществ – это прежде всего закисление среды опухоли», — объясняет Вильгельм Пальм. Ацидоз помогает раковым клеткам переключиться с производства энергии на основе сахара (гликолиза) на более эффективное производство энергии посредством дыхания в митохондриях. Эти клеточные структуры, известные как органеллы, также называют «электростанциями клетки».
Исследователям удалось показать, что кислое значение pH вызывает глубокие изменения в митохондриях. Обычно они присутствуют в раковых клетках в виде небольших фрагментированных структур. Однако в кислых условиях они объединяются в обширные сети, которые значительно более эффективны.
Это возможно, поскольку ацидоз подавляет активность сигнального белка ERK. Гиперактивация этого сигнального пути обычно приводит к многократному делению митохондрий раковых клеток на множество мелких фрагментов. Если эта фрагментация не происходит в результате опухолевого ацидоза, митохондрии могут более эффективно использовать различные питательные вещества для производства энергии. Если генетическое вмешательство препятствует слиянию митохондрий, раковые клетки теряют метаболическую гибкость и растут гораздо медленнее в кислой среде опухоли.
«Наши результаты показывают, что ацидоз — это не просто побочный продукт опухолевого метаболизма, а важный переключатель, который контролирует энергоснабжение и стратегию выживания раковых клеток», — объясняет руководитель совместного исследования Йоханнес Цубер. В долгосрочной перспективе эти результаты могут открыть новые возможности для терапии, направленной конкретно на энергетический метаболизм опухолей.
Источник:
Ссылка на журнал:
Гроссл С., Калис Р., Снаебьернссон М.Т., Вамбах Л., Хайдер Дж., Андерш Ф., Шульце А., Палм В., Зубер Дж. Ацидоз управляет адаптацией энергетического метаболизма в опухолях. Наука 2025, DOI: 10.1126/science.adp7603
2025-10-10 03:13:00
1760068295
#Исследование #показало #что #кислотная #среда #является #ключом #выживанию #при #раке #поджелудочной #железы
Ещё по этой теме
