Les aides d'étude expliquent comment les cellules tumorales rapidement se développent et prolifèrent

Il y a presque 80 ans, le scientifique Otto Warburg a observé que les cellules cancéreuses exécutent le métabolisme énergétique d'une manière dont est différent des cellules adultes normales.

Beaucoup de décennies plus tard, cette observation a été exploitée par des cliniciens pour concevoir mieux des tumeurs utilisant la représentation d'ANIMAL FAMILIER (technologie d'émission de positons). Mais on ne l'a pas connu exact comment les cellules tumorales exécutent cet exploit métabolique alterne, ni était il connu si ce procédé était essentiel pour la croissance tumorale.

Maintenant, deux papiers apparaissant dans la question du 13 mars de l'aide de nature de tourillon répondent à ces questions. Abouti par des chercheurs au centre médical de Beth Israël Deaconess (BIDMC) et à la Faculté de Médecine de Harvard, les papiers constatent que le procédé métabolique qui est venu pour être connu comme effet de Warburg est essentiel pour la croissance rapide des tumeurs, et recensent la forme de m2 de la kinase de pyruvate (PKM2), une enzyme impliquée dans le métabolisme de sucre, comme mécanisme important derrière ce procédé. Cette découverte a pu fournir un objectif pour le développement de futurs traitements du cancer.

« Avec cette étude nous avons répondu à une question principale concernant la capacité des cellules tumorales de se développer rapidement et proliférer, » explique Lewis supérieur Cantley auteur, PhD, directeur du centre de lutte contre le cancer à BIDMC et professeur de biologie de systèmes à la Faculté de Médecine de Harvard.

Le règlement métabolique en tissus rapidement croissants, tels que le tissu foetal ou les tumeurs, est différent de celui du tissu adulte normal, Cantley explique. « Par la glycolyse aérobie, ou l'effet de Warburg, cellules cancéreuses produisez l'énergie par le glucose de reprise à beaucoup de niveaux supérieurs que d'autres cellules tandis que, en même temps, utilisant une plus petite fraction du glucose pour la production d'énergie. Ceci permet à des cellules cancéreuses de fonctionner plutôt des cellules foetales, introduisant extrêmement la croissance rapide. » Cette seule propriété métabolique des cellules cancéreuses a mené à la réussite de la représentation d'ANIMAL FAMILIER afin du dépistage du cancer ; parce que le glucose radioactif injecté dans des patients avant l'examen de représentation est préférentiellement repris par les cellules tumorales glucose-affamées, les endroits de la prise élevée de glucose sont manifestés spectaculaire sur l'échographie d'ANIMAL FAMILIER.

Utilisant un écran proteomic nouvel pour recenser les protéines obligatoires de phosphotyrosine neuf, Cantley et ses collègues ont déterminé la première fois que PKM2 peut gripper aux peptides phosphotyrosine-contenants. « Nous avons observé que contrairement aux formes de la kinase de pyruvate trouvées en la plupart des tissus adultes normaux, seulement PKM2, qui est trouvé en cellules foetales, a agi l'un sur l'autre avec le phosphotyrosine, » explique Cantley. « Ce trouvant était particulièrement intéressant parce que les états précédents avaient prouvé que cette forme de m2 était la forme de kinase de pyruvate employée par toutes les cellules cancéreuses. »

Afin de comprendre les implications de cette découverte, Cantley et sien coauthors ensuite engagé dans des expériences pour évaluer l'importance de PKM2 aux cellules cancéreuses. Raison pour laquelle le tissu tumoral commute l'expression de kinase de pyruvate d'un isoform de l'adulte M1 à l'isoform embryonnaire de m2, ils ont exécuté l'immunoempreinte et l'analyse d'immunohistochimie de nombreuses lignées cellulaires de cancer, de modèles de cancer du sein et de cancer du côlon humain, confirmant que PKM2 était la seule forme de la kinase de pyruvate trouvée en tissu cancéreux.

Les auteurs ont alors démantelé l'expression PKM2 dans les lignées cellulaires humaines de cancer et ont exprimé la forme de l'adulte M1 au lieu. Ce passage de la forme foetale de m2 à l'isoform de l'adulte M1 a mené à la production réduite de lactate et a augmenté la consommation de l'oxygène - une inversion de l'effet de Warburg.

« Nous pouvions prouver que seulement les cellules ce qui expriment la forme de m2 de la kinase de pyruvate - et métabolisez le glucose de la manière décrite par Otto Warburg il y a 80 ans - ont eu la capacité de former des tumeurs chez les souris, » note Cantley. De plus, les chercheurs ont expliqué que c'est la capacité de PKM2 d'agir l'un sur l'autre avec le phosphotyrosine qui permet à cette forme de kinase de pyruvate d'introduire le seul métabolisme du glucose vu en cellules cancéreuses, permettant de ce fait à ces cellules d'effectuer des tumeurs in vivo.

Les découvertes sont compatibles avec l'idée que les cellules tumorales emploient préférentiellement le glucose pour des buts autres que la préparation de l'adénosine triphosphate (ATP), la monnaie d'énergie employée par les cellules normales. « Nous soupçonnons que ce mécanisme évolué pour s'assurer que les tissus foetaux emploient seulement le glucose pour l'accroissement quand ils sont activés par les protéines-tyrosine kinases appropriées de récepteur du facteur de croissance, » ajoute Cantley. « Par PKM2 de re-expression, cellules cancéreuses acquérez la capacité d'employer le glucose pour des procédés anaboliques.

« Puisque PKM2 est trouvé en toutes les cellules cancéreuses que nous avons examiné, parce qu'on ne le trouve pas en la plupart des tissus adultes normaux, et parce qu'il est critique pour la formation de tumeur, cette forme de kinase de pyruvate est un objectif possible pour le traitement du cancer, » il ajoute.