Las células cancerosas son conocidas por su capacidad de dividirse incontrolablemente y generar hordas de nuevas células tumorales. La mayor parte del combustible consumido por estas células que proliferan rápidamente es glucosa, un tipo de azúcar.
Los científicos creían que la mayor parte de la masa celular que forma las nuevas células, incluidas las células cancerosas, proviene de esa glucosa. Sin embargo, los biólogos del MIT ahora han descubierto, para su sorpresa, que la mayor fuente de nuevo material celular son los aminoácidos,qué células consumen en cantidades mucho más pequeñas.
Los hallazgos ofrecen una nueva forma de ver el metabolismo de las células cancerosas, un campo de investigación que los científicos esperan que produzca nuevos medicamentos que reduzcan la capacidad de las células cancerosas para crecer y dividirse.
"Si desea apuntar con éxito al metabolismo del cáncer, debe comprender algo acerca de cómo se utilizan las diferentes vías para realmente hacer masa", dice Matthew Vander Heiden, profesor asociado de biología de desarrollo profesional de Eisen y Chang y miembro de MIT'sInstituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer.
Vander Heiden es el autor principal del estudio, que aparece en la revista Célula del desarrollo el 7 de marzo. El autor principal del artículo es el estudiante graduado del MIT Aaron Hosios.
Quemando
Desde la década de 1920, los científicos han sabido que las células cancerosas generan energía de manera diferente a las células normales, un fenómeno denominado "efecto Warburg" por su descubridor, el bioquímico alemán Otto Warburg. Las células humanas normalmente usan la glucosa como fuente de energía, descomponiéndolauna serie de reacciones químicas complejas que requieren oxígeno. Warburg descubrió que las células tumorales cambian a una estrategia metabólica menos eficiente conocida como fermentación, que no requiere oxígeno y produce mucha menos energía.
Más recientemente, los científicos han teorizado que las células cancerosas usan esta vía alternativa para crear bloques de construcción para nuevas células. Sin embargo, un golpe contra esta hipótesis es que gran parte de la glucosa se convierte en lactato, un producto de desecho que no es útil para las célulasAdemás, se ha realizado muy poca investigación sobre exactamente lo que implica la composición de nuevas células cancerosas o cualquier tipo de células de mamífero que se dividen rápidamente.
"Debido a que los mamíferos comen tanta diversidad de alimentos, parecía una pregunta sin respuesta sobre qué alimentos contribuyen a qué partes de la masa", dice Vander Heiden.
Para determinar dónde las células, incluidas las de los tumores, obtenían los componentes básicos que necesitaban, los investigadores cultivaron varios tipos diferentes de células cancerosas y células normales en placas de cultivo. Alimentaron a las células con diferentes nutrientes etiquetados con formas variantes de carbono y nitrógeno, permitiéndoles rastrear dónde terminaron las moléculas originales. También pesaron las células antes y después de dividirse, permitiéndoles calcular el porcentaje de masa celular aportada por cada uno de los nutrientes disponibles.
Aunque las células consumen glucosa y el aminoácido glutamina a tasas muy altas, los investigadores descubrieron que esas dos moléculas contribuyen poco a la masa de las nuevas células: la glucosa representa del 10 al 15 por ciento del carbono que se encuentra en las células, mientras que la glutaminaaporta alrededor del 10 por ciento del carbono. En cambio, los principales contribuyentes a la masa celular fueron los aminoácidos, que forman las proteínas. Como grupo, los aminoácidos excluyendo la glutamina contribuyen con la mayoría de los átomos de carbono encontrados en las células nuevas y entre 20 y 40por ciento de la masa total.
Aunque inicialmente sorprendente, los hallazgos tienen sentido, dice Vander Heiden, porque las células están formadas principalmente por proteínas.
"Hay algo de economía en utilizar la ruta más simple y directa para construir de lo que estás hecho", dice. "Si quieres construir una casa con ladrillos, es más fácil si tienes un montón de ladrillos alrededory usar esos ladrillos que comenzar con barro y hacer nuevos ladrillos "
Reenfocando la pregunta
Sigue siendo un misterio por qué las células humanas en proliferación consumen tanta glucosa. De acuerdo con estudios anteriores, los investigadores encontraron que la mayor parte de la glucosa quemada por estas células se excreta como lactato.
"Esto nos llevó a concluir que la importancia del alto consumo de glucosa no es necesariamente la manipulación del carbono que le permite generar masa celular, sino más para los otros productos que proporciona, como la energía", dice Hosios.
El laboratorio de Vander Heiden ahora está buscando una comprensión más completa de cómo el efecto Warburg puede ayudar a las células a reproducirse. "Reenfoca la pregunta", dice. "No se trata necesariamente de cómo el efecto Warburg ayuda a las células a poner glucosa en la masa celular", pero más acerca de por qué la conversión de glucosa a lactato ayuda a las células a usar aminoácidos para construir más células ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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