أوضحت الدراسة العملية الأساسية لنمو الورم

ما يقرب من 80 عاما ، لاحظ العلماء أوتو واربورغ أن الخلايا السرطانية تنفيذ عملية الأيض الطاقة بطريقة مختلفة عن الخلايا العادية الكبار.

عقود عديدة في وقت لاحق ، تم استغلال هذه الملاحظة من قبل الأطباء لتحسين رؤية الأورام باستخدام PET (بوزيترون الانبعاثات التكنولوجيا) التصوير. لكن لم يعرف بالضبط كيف الخلايا السرطانية أداء هذا العمل الفذ الأيضية البديل ، كما أنه ليس من المعروف إذا كانت هذه العملية أمر ضروري لنمو الورم.

الآن ، ورقتين من الظهور في قضية 13 مارس من مجلة نيتشر مساعدة في الإجابة على هذه الأسئلة. قاد من قبل الباحثين في مركز بيت اسرائيل ديكونيس الطبي (BIDMC) وكلية هارفارد الطبية ، والأوراق وجدت أن عملية التمثيل الغذائي ، التي أصبحت تعرف باسم تأثير اربورغ ضروري لنمو الأورام "السريع ، ويحدد شكل M2 من كيناز البيروفات (PKM2) ، انزيم المشاركة في استقلاب السكر ، باعتباره آلية هامة وراء هذه العملية. ويمكن هذا الاكتشاف يقدم هدفا لتطوير علاجات السرطان في المستقبل.

"وهذه الدراسة لدينا إجابة عن السؤال الجوهري حول قدرة الخلايا السرطانية على النمو بسرعة وتتكاثر" ، ويوضح المؤلف من كبار ويس Cantley ، دكتوراه ، مدير مركز السرطان في BIDMC وأستاذ بيولوجيا الأنظمة في كلية الطب بجامعة هارفارد.

تنظيم التمثيل الغذائي في الأنسجة التي تنمو بسرعة ، مثل أنسجة الأجنة أو الأورام ، وهو يختلف عن ذلك من أنسجة البالغين العادي ، Cantley يفسر. "من خلال تحلل الهوائية ، أو تأثير اربورغ ، وسرطان الخلايا تنتج الطاقة عن طريق تناول السكر بمعدلات أعلى بكثير من غيرها من الخلايا ، بينما في الوقت نفسه ، باستخدام أصغر جزء من الجلوكوز لإنتاج الطاقة. وهذا يسمح لخلايا السرطان وظيفة أكثر مثل الخلايا الجنينية ، وتعزيز النمو السريع للغاية "هذه الخاصية الفريدة الأيض من الخلايا السرطانية قد أدى إلى نجاح التصوير PET كوسيلة للكشف عن السرطان ؛ لأن الجلوكوز المشعة يحقن المرضى قبل الامتحان التصوير يتم أخذ الخلايا بشكل تفضيلي بنسبة الجلوكوز المتعطشة للورم ، يتم عرض مناطق امتصاص الغلوكوز المرتفعة بشكل كبير على فحص PET.

باستخدام شاشة رواية جديدة لتحديد البروتين البروتينات phosphotyrosine ملزمة ، Cantley وزملاؤه مصممون PKM2 الأولى التي يمكن ربط phosphotyrosine المحتوية على الببتيدات. "لاحظنا أنه على النقيض من أشكال كيناز البيروفات وجدت في معظم أنسجة البالغين العادي ، PKM2 فقط ، والذي تم العثور عليه في الخلايا الجنينية ، تفاعلت مع phosphotyrosine" ، ويوضح Cantley. "وكان هذا الاكتشاف اهتمام خاص بسبب تقارير سابقة قد أظهرت أن هذا الشكل هو الشكل M2 كيناز البيروفات استخدامها من قبل جميع الخلايا السرطانية".

من أجل فهم انعكاسات هذا الاكتشاف ، والمؤلفون المشاركون له Cantley شرعت المقبل بناء على تجارب لتقييم أهمية PKM2 إلى الخلايا السرطانية. المنطق الذي نسيج الورم مفاتيح كيناز البيروفات التعبير من البالغين شكل الإسوي M1 M2 على شكل الإسوي الجنينية ، أدوا immunoblotting المناعية وتحليل العديد من خطوط الخلايا السرطانية ، ونماذج من سرطان الثدي وسرطان القولون الإنسان ، مؤكدا أن PKM2 كان الشكل الوحيد للكيناز البيروفات وجدت في الأنسجة السرطانية.

الكتاب ثم طرقت أسفل PKM2 التعبير في خطوط الخلايا السرطانية البشرية ، وأعرب عن شكل M1 الكبار بدلا من ذلك. أدى هذا التحول من شكل الجنين M2 إلى شكل الإسوي M1 الكبار إلى تخفيض الإنتاج اكتات وزيادة استهلاك الأوكسجين -- وهو انعكاس للتأثير واربورغ.

"كنا قادرين على إظهار أن الخلايا الوحيدة التي تعبر عن شكل من كيناز البيروفات M2 -- واستقلاب الجلوكوز في الطريقة التي وصفها واربورغ أوتو منذ 80 عاما -- لديها القدرة على تشكيل الاورام في الفئران ،" ويلاحظ Cantley. بالإضافة إلى ذلك ، أظهر الباحثون أنه من قدرة على التفاعل مع PKM2 phosphotyrosine تمكن هذا النموذج من كيناز البيروفات لتعزيز ايض الجلوكوز فريد ينظر في خلايا السرطان ، مما يتيح لجعل هذه الخلايا الأورام في الجسم الحي.