(Kredit: Institut Kesihatan Kebangsaan)
"Idea peningkatan pengambilan glukosa adalah ciri metabolik sel-sel kanser yang sangat tertanam dalam pemikiran kita. Ini adalah asas bagaimana kita mendiagnosis kanser dan menguruskan rawatan di klinik," kata Gary Patti. Di atas: Sel HeLa dalam budaya. (Kredit: Institut Kesihatan Kebangsaan)
Sel-sel kanser ditakrifkan oleh kemampuan mereka untuk pertumbuhan tidak terkawal, satu sel dengan cepat menjadi dua, dan dua menjadi banyak.
"Ia satu proses yang menarik," kata profesor kimia dari Universiti Washington di St. Louis, Gary Patti. "Bayangkan mencipta dua salinan diri anda setiap beberapa hari, bukan hanya mengekalkan yang anda ada. Pada masa lalu 15 atau 20 tahun, orang telah benar-benar berminat dalam bagaimana sel itu melakukan itu. "
Selama lebih dari 80 tahun, idea yang memerintah adalah bahawa sel-sel kanser memacu pertumbuhan letupan mereka dengan menyerap glukosa dari darah, menggunakan tenaga dan atomnya untuk mengepelkan set duplikat komponen selular. Salah satu sebab mengapa glukosa yang banyak diambil adalah membuat lipid, atau lemak, yang dipasang ke membran sel, selimut nipis yang memisahkan kandungan sel dari persekitarannya.
Dalam 1970s dan '80s, para saintis yang bekerja dengan glukosa yang ditandakan secara radioaktif menunjukkan bahawa hampir semua lipid di dalam sel-sel tumor diperbuat daripada glukosa sel-sel mengambil dari persekitaran ekstraselular, suatu penemuan yang seolah-olah menyokong "hipotesis glukosa."
Hipotesis glukosa
Hipotesis masuk akal, tetapi seperti banyak hal lain yang masuk akal, mungkin tidak betul.
Semasa mengejar kerja lain, Patti mendapati bahawa fibroblast berkembang biak menjadikan kebanyakan lipid mereka daripada glukosa hanya jika mereka ditanam dalam medium budaya sel yang standard, yang kaya dengan nutrien tetapi miskin lemak.
Apabila saintis menaikkan medium kultur dengan lipid, meningkatkan kepekatan kepada darah yang tipikal, sel-sel lebih disukai untuk menghancurkan lipid daripada medium daripada mensintesiskannya. Dan di bawah keadaan ini, sel-sel yang membelah dengan cepat tidak mengambil glukosa daripada sel-sel yang tidak membahagikan.
Kesannya ditemui dalam budaya fibroblas, yang membahagikan sehingga mereka menyentuh satu sama lain dan kemudian berhenti, memberi saintis peluang untuk membandingkan metabolisme sel-sel yang berkembang biak dan terselubung.
Tetapi tertarik dengan "kesan lipid," para saintis memeriksanya dalam dua bar sel-sel kanser, sel-sel HeLa yang terkenal, dan sel sel kanser paru-paru yang dipanggil H460. Garis sel-sel ini bertindak balas kurang kuat tetapi sama dengan kepekatan lipid.
Hasil yang mengejutkan, dilaporkan dalam jurnal Biologi Kimia Sel, menyeru kepada aspek penyelidikan dan rawatan kanser yang berasaskan hipotesis glukosa.
"Ia hanya mungkin untuk berfikir tentang metabolisme glukosa di peringkat sistem untuk beberapa tahun kebelakangan ini," kata Patti, merujuk kepada disiplin baru metabolomik. "Sebelum itu, teknologi untuk mengikuti glukosa melalui semua laluan metabolik mungkin tidak wujud.
"Idea bahawa peningkatan pengambilan glukosa adalah ciri metabolik sel-sel kanser yang sangat tertanam dalam pemikiran kita. Itulah asas bagaimana kita mendiagnosis kanser dan menguruskan rawatannya di klinik. "
Dalam diagnosis FDG-PET scan, pesakit disuntik dengan sejumlah kecil analog glukosa yang merangkumi atom radioaktif, dan kemudian diimbas untuk menghasilkan imej pengambilan glukosa oleh pelbagai organ. Tompok terang pada imej ini menunjukkan potensi kanser.
Terbang di bawah radar
"Kajian kami menimbulkan pertanyaan tentang kepekaan imbasan ini," kata Patti. "Mungkin sel-sel barah dapat hidup dari lemak yang mengambang di dalam darah daripada membuat mereka keluar dari glukosa, terutama pada pesakit gemuk atau diabetes yang kepekatan lipid darahnya dapat lebih tinggi dari biasanya."
Bolehkah ini membolehkan sel kanser terbang di bawah radar, menyebabkan negatif palsu?
Kerana hipotesis glukosa, saintis telah menumpukan banyak perhatian kepada membangunkan terapi kanser yang menghalang metabolisme glukosa atau sintesis lipid. Tetapi jika andaian itu salah, akan menghalang metabolisme glukosa pertumbuhan sel lambat? Bukankah sel-sel hanya membuang lipid dari persekitaran mereka?
Untuk menguji kemungkinan ini, para saintis cuba menumpahkan garisan sel mereka dengan 2DG, sebuah molekul glukosa dengan atom hidrogen yang digantikan untuk kumpulan hidroksil (OH-) yang terjebak dalam laluan yang memecah glukosa. Mereka mendapati bahawa jika mereka merangsang budaya dengan lipid juga, 2DG adalah kurang berkesan dalam memperlambat pertumbuhan sel-sel kanser.
"Penemuan ini mencabar pemikiran di sebalik satu strategi untuk membunuh sel-sel kanser," kata Patti. 2DG kini dalam ujian klinikal.
Sekiranya penemuan menunjukkan bahawa sel-sel kanser mungkin tidak bertindak balas seperti yang diharapkan kepada ubat-ubatan yang menghalang pengambilan glukosa, ia juga mencadangkan pengambilan lipid pengambilan mungkin berkesan.
Para saintis menguji idea ini dengan menafsirkan budaya mereka dengan ubat yang dipanggil SSO yang secara tidak terikat mengikat pengangkut lipid dalam membran sel, menghalang pengambilan lipid. Apabila mereka melakukan ini, ketiga-tiga garis sel menjadi lebih perlahan untuk tumbuh dan dibahagikan.
"Mungkin kita harus memikirkan lebih banyak tentang pengambilan lipid menghalang," kata Patti. "Titik terakhir-dan saya fikir kebanyakan orang menerima ini-adalah bahawa budaya sel adalah sistem tiruan yang sering memberi hasil yang mengelirukan. Sama ada penemuan budaya sel menerjemahkan kepada model haiwan atau pesakit benar-benar dipersoalkan; sukar untuk meletakkan banyak kepercayaan kepada mereka.
"Dalam kes ini, media kultur sel standard yang digunakan oleh semua orang mempunyai kepekatan lipid rendah sedemikian sehingga ia benar-benar memuncak apa yang dilakukan oleh sel-sel dalam budaya. Walaupun kita semua melakukan budaya sel yang sama dengan cara yang sama adalah berbahaya untuk mengambil keputusan yang dikenakan ke klinik. "
sumber: Universiti Washington di St. Louis
Tempah berkaitan:
at InnerSelf Market dan Amazon
