Al igual que cualquier célula del cuerpo, las células cancerosas necesitan azúcar, es decir, glucosa, para alimentar la proliferación y el crecimiento celular. Las células cancerosas en particular metabolizan la glucosa a un ritmo mucho más alto que las células normales. Sin embargo, los investigadores del Departamento de Química de la Familia Mork de la USC ViterbiLa ingeniería y la ciencia de los materiales han desbloqueado una debilidad en un tipo común de célula cancerosa: la inflexibilidad del azúcar. Es decir, cuando las células cancerosas están expuestas a un tipo diferente de azúcar, la galactosa, las células no pueden adaptarse y morirán.
El descubrimiento, que podría tener importantes implicaciones para los nuevos tratamientos metabólicos para el cáncer, fue dirigido por Dongqing Zheng, un estudiante de doctorado en el laboratorio de Nicholas Graham, profesor asistente de ingeniería química y ciencia de materiales. La investigación fue publicada recientemente en el Revista de Ciencia Celular .
El documento describe cómo los oncogenes, los genes que causan cáncer, también pueden hacer que las células cancerosas se vuelvan inflexibles a los cambios en su suministro de azúcar. Normalmente, las células crecen al metabolizar la glucosa, pero la mayoría de las células normales también pueden crecer usando galactosa. Sin embargo, elEl equipo descubrió que las células que poseen un gen común cancerígeno llamado AKT no pueden procesar la galactosa y, por lo tanto, mueren cuando se exponen a este tipo de azúcar.
Zheng dijo que la galactosa es bastante estructuralmente similar a la glucosa que ayuda a las células cancerosas a prosperar, pero que tiene algunas diferencias. Graham dijo que exponer las células a la galactosa las obliga a hacer más metabolismo oxidativo, donde el oxígeno se usa para convertir los azúcares en energía, a diferencia del metabolismo glucolítico, donde la energía se deriva de la glucosa. Las células normales pueden metabolizar tanto la glucosa como la galactosa, pero las células cancerosas que con una vía de señalización de AKT activada, comúnmente encontrada en las células de cáncer de mama, no pueden.
"No habíamos visto investigaciones que analizaran la galactosa en un contexto de cáncer, para ver si mutaciones específicas pueden causar que el cáncer haga que las células sean mejores o peores para controlar ese cambio entre el metabolismo glucolítico y oxidativo", dijo Graham.
Zheng dijo que el descubrimiento no significaba que la galactosa en sí sería un tratamiento efectivo para las células cancerosas de tipo AKT, sino que descubrió un defecto fundamental en estas células, por lo que el estado oxidativo conduce a la muerte celular.
"Lo que estamos tratando de hacer es utilizar un enfoque de sistemas para comprender esto, para que podamos usar algún tipo de medicamento dirigido o terapia génica que pueda inducir un efecto similar y forzar a la célula a este estado oxidativo", dijo Zheng.
"La galactosa es un sistema modelo que estamos utilizando para descubrir estas vulnerabilidades en las células que luego conducirían al desarrollo futuro de medicamentos", dijo Graham. "Nuestro laboratorio se centrará en tratar de usar medicamentos específicamente para hacer eso".
Los hallazgos del equipo también mostraron que, si bien el proceso oxidativo provocado por la galactosa provocó la muerte celular en las células cancerosas de tipo AKT, cuando las células recibieron una mutación genética diferente, MYC, la galactosa no mató a las células.
"Entonces, si tuviera un medicamento que pudiera inhibir la glucólisis, se lo daría a un paciente que tenía una mutación AKT", dijo Graham. "Pero no se lo daría a un paciente que tenía una mutación MYC, porqueno funcionaría teóricamente para esas células MYC "
Los investigadores también descubrieron que después de aproximadamente 15 días en galactosa, algunas células cancerosas comenzaron a reaparecer.
"Quizás haya una pequeña subpoblación que sea resistente a la galactosa", dijo Zheng. "La otra posibilidad es que algunas células cancerosas sean muy resistentes y se adapten y reprogramen después de dos semanas expuestas al tratamiento con galactosa".
El enfoque de biología de sistemas para el tratamiento del cáncer es diferente a los tratamientos tradicionales como la quimioterapia y la radioterapia, ya que se dirige a los procesos metabólicos en las células cancerosas. Su objetivo es identificar medicamentos sin muchos de los efectos secundarios de las quimioterapias tradicionales que también matan las células sanas,Sin embargo, algunos resurgimientos son comunes en muchos tratamientos metabólicos dirigidos para el cáncer, que demuestran fuertes resultados iniciales antes de una recurrencia parcial de las células. Graham dijo que los tumores AKT pueden ser atacados utilizando un tratamiento metabólicoasí, para reducir inicialmente el tumor, pero que el tratamiento debería ir acompañado de otro tratamiento en un cóctel de medicamentos para prevenir la recurrencia y proteger contra la mutación y adaptación de las células cancerosas.
Zheng y Graham dijeron que la última investigación no hubiera sido posible sin el trabajo de los estudiantes universitarios Jonathan Sussman ingeniería biomédica y Matthew Jeon ingeniería química y ciencia de materiales, quienes ayudaron con las tareas de conteo celular y proteómica: el estudio deproteínas involucradas en el metabolismo de las células cancerosas.
Graham dijo que en el futuro, el mayor desafío del equipo es determinar qué tipos de tratamientos combinados aplicar para probar en las células cancerosas con el gen AKT, para conducir a terapias más efectivas.
La investigación fue financiada por Margaret E. Early Medical Research Trust, la Fundación Rose Hills, la Oficina del Rector de la USC y la Escuela de Ingeniería de la USC Viterbi.
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Materiales proporcionado por Universidad del Sur de California . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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