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A pesquisa nova examina o metabolismo do cancro em escalas múltiplas

Não importa o que o cancro do formulário recolhe o corpo, começa a nível celular e cresce através do metabolismo executado amok.

Compreendendo isso o metabolismo alterado no cancro recebeu o interesse renovado da pesquisa, de acordo com Abe Stroock, o William C. Besteira director e Gordon L. Plantar professor na escola de Smith da engenharia química e biomolecular. Seu a pesquisa a mais atrasada examina o metabolismo do cancro em escalas múltiplas, e coloca o fundamento teórico para os estudos futuros.

O “cancro tem o metabolismo distinto, em algum sentido, e é uma das características as mais adiantadas [da doença] no celular e a escala secundário-celular que foi identificada,” disse Stroock, autor superior da “do estudo computacional Multi-Escala do efeito de Warburg, do efeito reverso de Warburg e do apego da glutamina em tumores contínuos,” publicado recentemente na biologia computacional de PLOS.

Mengrou Shan, Ph.D., um companheiro anterior do graduado de Samuel C. Fleming Família no laboratório de Stroock, é autor principal.

Quase 100 anos há, o fisiologista e o Prémio Nobel alemães Otto Warburg sups que o crescimento do cancro está causado pelas mitocôndria que consomem quantidades anormais de glicose, mesmo na presença do oxigênio. As pilhas saudáveis consomem somente a glicose na ausência do oxigênio. Este fenômeno do metabolismo alterado no cancro foi denominado o efeito de Warburg.

Warburg surmised que o cancro era uma doença metabólica, principalmente, mas a pesquisa subseqüente pôs adiante a ideia que as mutações genéticas estão na raiz do cancro.

“A reivindicação de Warburg que este defeito metabólico é a origem do cancro, em maneiras importantes, tem sido demitida hoje,” Stroock disse. “Mas nós ainda não curamos o cancro, assim que as perguntas sobre metabolismos como se relacionam à genética do cancro estão para trás na tabela.”

Quando as células cancerosas consomem a glicose, Stroock disse, elas fá-la com um processo chamado a glicólise, em que uma quantidade significativa de glicose é transformada no ácido láctico. É uma maneira muito incapaz de usar a glicose - os mesmos fenômenos que ocorre quando os músculos desgastados consomem o açúcar anaeròbica, conduzindo à acidez láctica se saido não-verificado.

Um dos objetivos da pesquisa era encontrar se e como as estranhezas no metabolismo do cancro, como o efeito de Warburg, ajudam ou ferem o crescimento do tumor. Por exemplo: Dado a incapacidade intrínseca da glicólise, as pilhas do tumor devem ser tecidos saudáveis relativos a desfavorecidos.

“Uma das razões que é uma pergunta de pressão é, nossa compreensão actual de um tumor é baseado na sobrevivência do mais apto,” Stroock disse. “[Cancro] ganha porque as pilhas cancerígenos provocam as regras de boas pilhas do tecido, que são, “faça o que você é dito,” e “tenha a integridade genética. “Em fazer isto, o tumor para fora-compete tecidos saudáveis.”

Stroock apontou determinar os pontos fortes e fracos deste processo metabólico rewired nas escalas múltiplas - intracelulares, celular, multicellular - e em ferramentas criadas para fazer assim. O grupo modelou estes processos em três encenações metabólicas:

  • O efeito de Warburg (consumo aeróbio de glicose);
  • Apego da glutamina, que tinha sido considerado como uma indicação do metabolismo do cancro, e;
  • O efeito reverso de Warburg, em que as células cancerosas “sequestram” pilhas noncancerous no microambiente do tumor e as forçam para consumir a glicose como as células cancerosas fazem.

Uma das ferramentas o grupo utilizado era a análise do fluxo-balanço (FBA), um método computacional para determinar a utilização dos nutrientes durante todo o processo metabólico dentro das pilhas individuais.

Usando os resultados do FBA nos modelos das populações das pilhas sob a forma dos tumores contínuos, o grupo confirmou que o efeito de Warburg fornece uma vantagem do crescimento para o tumor, mas que o apego da glutamina não beneficia o crescimento das pilhas do tumor. “Nós mostramos que não é útil [para o tumor] ser glutamina-viciado,” Stroock dissemos. “A comunidade terá que encontrar outras maneiras em que a glutamina é importante.”

A equipe de Stroock igualmente ofereceu introspecções no relacionamento entre pilhas saudáveis e pilhas do tumor sob o efeito reverso de Warburg, que permite que mais oxigênio penetre a massa cancerígeno em microambiente recurso-limitados.

Stroock disse o trabalho de grupo, quando as portas de abertura ao estudo futuro, igualmente confirmarem uma teoria dos anos de idade quase 100. “Põe esta hipótese antiga sobre um fundamento mais contínuo,” disse, “e nós sabemos agora mais quantitativa… como as células cancerosas usam este mecanismo de Warburg.”