За умов низького вмісту глюкози ракові клітини ухиляються від хіміотерапії.

Хоча хіміотерапевтичні препарати успішно лікують рак і продовжують життя пацієнтів, відомо, що їхня дія триває недовго, оскільки ракові клітини вміло змінюють процес перетворення енергії (метаболізм), щоб обійти дію ліків. Багато з цих препаратів є так званими антиметаболітами, які порушують клітинні процеси, необхідні для росту та виживання пухлини.

Препарати, використані в дослідженні, перешкоджають утворенню піримідинів, молекул, які є важливим компонентом нуклеотидів, з яких складаються РНК та ДНК. Ракові клітини повинні мати доступ до піримідину, щоб збільшувати свою кількість і виробляти уридинові нуклеотиди — основне джерело пального для ракових клітин, які швидко розмножуються, ростуть і гинуть. Порушення швидкого, але крихкого шляху синтезу піримідинів, на який націлені деякі хіміотерапевтичні препарати, може призвести до голодування ракових клітин і їх спонтанної загибелі (апоптозу).

Нове дослідження, проведене під керівництвом вчених з NYU Langone Health та його Онкологічного центру Перлмуттера, показує, як ракові клітини виживають в умовах несприятливого середовища, викликаного постійною нестачею енергії з глюкози (хімічний термін для позначення цукру в крові), необхідної для росту пухлини. За словами дослідників, глибше розуміння того, як ракові клітини ухиляються від спроб ліків вбити їх в умовах низького вмісту глюкози, може призвести до розробки більш ефективних комбінованих методів лікування.

Результати дослідження, опубліковані в журналі Nature Metabolism, показали, що середовище з низьким вмістом глюкози, в якому живуть ракові клітини, затримує споживання раковими клітинами наявних запасів уридинових нуклеотидів, що робить хіміотерапію менш ефективною, сповільнюючи темпи клітинної загибелі.

В інших експериментах пухлинна мікросереда з низьким вмістом глюкози також не змогла активувати два білки, BAX і BAK, розташовані на поверхні мітохондрій – генераторів пального клітини. Активація цих білків-триггерів знищує мітохондрії і миттєво запускає серію ферментів каспаз, які допомагають ініціювати апоптоз (клітинну смерть).

Дослідження показує, як раковим клітинам вдається компенсувати вплив пухлинної мікросереди з низьким вмістом глюкози, і як ці зміни в метаболізмі ракових клітин зводять до мінімуму ефективність хіміотерапії.

«Результати дослідження пояснюють те, що досі залишалося незрозумілим, як змінений метаболізм пухлинного мікрооточення впливає на хіміотерапію: низький рівень глюкози сповільнює споживання та виснаження уридинових нуклеотидів, необхідних для росту ракових клітин, і перешкоджає апоптозу (гибелі) ракових клітин», – говорить старший дослідник дослідження Річард Поссемато, доктор філософії, доцент кафедри патології в Медичній школі Гроссмана Нью-Йоркського університету, а також співробітник Онкологічного центру Перлмуттера.

Результати дослідження можуть бути використані для розробки хіміотерапії або комбінованих методів лікування, які змінять або обмануть ракові клітини, змусивши їх реагувати на мікросереду з низьким вмістом глюкози так само, як вони реагували б на мікросереду з іншим стабільним вмістом глюкози.

Завдяки отриманим даним можна розробити діагностичні тести для визначення того, як ракові клітини пацієнта відреагують на мікросереду з низьким вмістом глюкози, і передбачити, наскільки добре пацієнт може відповісти на ту чи іншу хіміотерапію.