करीब 80 साल पहले, वैज्ञानिक ओट्टो वारबर्ग ने कहा कि कैंसर की कोशिकाओं को एक तरीका है कि सामान्य वयस्क कोशिकाओं से अलग है में ऊर्जा चयापचय प्रदर्शन.
कई दशकों बाद में, इस अवलोकन चिकित्सकों द्वारा शोषण किया गया था करने के लिए बेहतर पीईटी इमेजिंग (पोजीट्रान उत्सर्जन प्रौद्योगिकी) का उपयोग ट्यूमर कल्पना. लेकिन यह बिल्कुल कैसे ट्यूमर कोशिकाओं को इस वैकल्पिक चयापचय करतब प्रदर्शन नहीं किया गया है ज्ञात किया गया है, और न ही यह जाना जाता था अगर इस प्रक्रिया में ट्यूमर के विकास के लिए आवश्यक था.
अब, दो नेचर पत्रिका के 13 मार्च के अंक में प्रदर्शित होने के कागजात की मदद से इन सवालों के जवाब. Beth इसराइल Deaconess मेडिकल सेंटर (BIDMC) और हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में शोधकर्ताओं के नेतृत्व में, कागजात लगता है कि चयापचय की प्रक्रिया है कि वारबर्ग प्रभाव के रूप में जाना जाता है आ गया है 'ट्यूमर तेजी से विकास के लिए आवश्यक है, और पाइरूवेट kinase की M2 फार्म पहचानती है (PKM2), एक चीनी के चयापचय में शामिल इस प्रक्रिया के पीछे एक महत्वपूर्ण तंत्र के रूप में एंजाइम. इस खोज के भविष्य के कैंसर के उपचारों के विकास के लिए एक लक्ष्य प्रदान कर सकता है.
"इस अध्ययन के साथ हम एक मौलिक ट्यूमर कोशिकाओं की क्षमता को तेजी से बढ़ने के बारे में सवाल का जवाब है और पैदा," वरिष्ठ लेखक लुईस Cantley, पीएचडी, BIDMC और सिस्टम्स बायोलॉजी के प्रोफेसर हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में कैंसर केंद्र के निदेशक बताते हैं.
भ्रूण ऊतक या ट्यूमर के रूप में तेजी से बढ़ रहा ऊतकों में चयापचय विनियमन की है कि सामान्य वयस्क ऊतकों से अलग है, Cantley बताते हैं. "एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस, या वारबर्ग प्रभाव के माध्यम से, कैंसर की कोशिकाओं अन्य कोशिकाओं की तुलना में काफी उच्च दर पर ग्लूकोज लेने के एक ही समय में, जबकि ऊर्जा उत्पादन के लिए ग्लूकोज के एक छोटे अंश का उपयोग करके ऊर्जा का उत्पादन. यह कैंसर की कोशिकाओं को भ्रूण कोशिकाओं की तरह कार्य करने के लिए, बहुत तेजी से विकास को बढ़ावा देने की अनुमति देता है "कैंसर की कोशिकाओं की इस अनूठी चयापचय संपत्ति पीईटी इमेजिंग के कैंसर का पता लगाने के एक साधन के के रूप में सफलता के लिए नेतृत्व किया गया है, क्योंकि रेडियोधर्मी ग्लूकोज रोगियों में इमेजिंग परीक्षा से पहले इंजेक्शन preferentially ग्लूकोज भूख ट्यूमर कोशिकाओं द्वारा हाथ में लिया है, उच्च ग्लूकोज तेज के क्षेत्रों में नाटकीय रूप से पीईटी स्कैन पर प्रदर्शित होते हैं.
एक उपन्यास प्रोटिओमिक स्क्रीन का उपयोग करने के लिए नए phosphotyrosine बंधनकारी प्रोटीन, Cantley और उनके सहयोगियों ने पहली बार निर्धारित किया है कि PKM2 phosphotyrosine युक्त पेप्टाइड्स के लिए बाध्य कर सकते हैं की पहचान. "हम ने कहा कि पाइरूवेट kinase के रूपों सबसे सामान्य वयस्क ऊतकों में पाया, केवल PKM2, जो भ्रूण कोशिकाओं में पाया जाता है phosphotyrosine के साथ बातचीत करने के लिए इसके विपरीत में," Cantley बताते हैं. "यह निष्कर्ष विशेष रूप से दिलचस्प था क्योंकि पिछली रिपोर्टों से पता चला था कि इस M2 फार्म पाइरूवेट kinase सभी कैंसर की कोशिकाओं द्वारा इस्तेमाल रूप था."
आदेश में इस खोज के निहितार्थ को समझने के लिए, Cantley और उनके coauthors अगले प्रयोगों पर शुरू करने के लिए कैंसर की कोशिकाओं को PKM2 के महत्व का मूल्यांकन. तर्क है कि ट्यूमर ऊतक भ्रूण M2 isoform के लिए एक वयस्क M1 isoform से पाइरूवेट kinase अभिव्यक्ति स्विच, वे immunoblotting और कई कैंसर कोशिका लाइनों, स्तन कैंसर के मॉडल और मानव बृहदान्त्र कैंसर के immunohistochemistry विश्लेषण प्रदर्शन किया, इस बात की पुष्टि करता है कि PKM2 पाइरूवेट kinase के ही रूप में पाया गया था कैंसर ऊतकों में.
लेखक तो नीचे मानव कैंसर कोशिका लाइनों में PKM2 अभिव्यक्ति दस्तक दी और वयस्क M1 फार्म बजाय व्यक्त की. वारबर्ग प्रभाव के एक उलट - भ्रूण M2 रूप से वयस्क M1 isoform यह स्विच लैक्टेट उत्पादन और वृद्धि की ऑक्सीजन की खपत कम करने के लिए नेतृत्व किया.
"हम है कि केवल कोशिकाओं जो पाइरूवेट kinase की M2 फार्म व्यक्त दिखाने के लिए सक्षम थे -, चूहों में ट्यूमर फार्म की क्षमता थी - और ओटो वारबर्ग द्वारा 80 साल पहले वर्णित रास्ते में ग्लूकोज metabolize" Cantley नोटों. इसके अलावा, जांचकर्ताओं दिखा दिया कि यह PKM2 की क्षमता को phosphotyrosine कि पाइरूवेट kinase के अद्वितीय ग्लूकोज कोशिकाओं के कैंसर में देखा चयापचय को बढ़ावा देने के लिए इस प्रपत्र के लिए सक्षम बनाता है के साथ बातचीत है, जिससे इन कोशिकाओं vivo में ट्यूमर बनाने के लिए अनुमति.