Jeilio mokslininkai tiria gyvo gyvūno ląstelių mozaiką – tiek normalių, tiek mutavusių ląstelių – kad geriau suprastų, kaip vėžys įsitvirtina. Bet jie pradeda studijuodami toleranciją.
Dauguma biologinių organizmų, įskaitant žmones, savo audiniuose kaupia vėžį sukeliančias mutacijas. Tačiau daugelį šių mutavusių ląstelių organizmas toleruoja, todėl jos niekada neperauga į pilnavertę ligą.
Bet kodėl? Kuo toleruojamos ląstelės arba organizmo atsakas į jas skiriasi nuo ląstelių, kurios išsivysto į augantį vėžį?
Naudodama pelių modelius, Valentinos Greco ir Rachel Perry Yale laboratorijų vadovaujama komanda ištyrė dviejų tipų odos kamieninių ląstelių mutacijas. Jie stebėjo „konkurenciją“ tarp normalių kamieninių ląstelių ir kiekvienos mutavusios ląstelės laikui bėgant.
Tyrėjai išsiaiškino, kad toleruojamų mutacijų atveju pirmoji organizmo reakcija yra tiesioginė „redokso“ reakcija, kai ląstelėje greitai sumažėja redokso santykis – cheminė reakcija, rodanti daugiau oksidacijos ląstelėse. Jis veikia kaip ląstelių gliukozės metabolizmo (arba skaidymo) pokyčių rodmuo.
„Matėme, kad medžiagų apykaita labai greitai reaguoja į vėžio mutacijas odos kamieninių ląstelių sluoksnyje“, – sakė Anupama Hemalatha, buvęs asocijuotas mokslininkas Greco laboratorijoje Jeilio medicinos mokyklos Genetikos katedroje ir pirmasis naujo tyrimo, paskelbto 2012 m. Gamtos ląstelių biologija. Hemalatha neseniai priėmė fakulteto pareigas Friedricho Miescherio biomedicininių tyrimų institute Šveicarijoje.
„Naudodami savo vaizdo gavimo techniką, vadinamą daugiafotoniniu vaizdavimu, fiksuojame šiuos ankstyvus mutavusių ląstelių metabolizmo pokyčius gyvos pelės odoje ir stebime juos laikui bėgant“, – pridūrė Hemalatha.
Tačiau pats sumažėjęs redoksas buvo didelis netikėtumas, sakė mokslininkai.
Yra du pagrindiniai gliukozės metabolizmo būdai: glikolizė ir oksidacija. Glikolizė gali būti laikoma panašia į medžio nupjovimą ir supjaustymą į keletą didelių gabalų, o oksidacija prilygsta medžio sudeginimui lauže, generuojant energiją.
Paprastai, nors vėžinės ląstelės yra pasiutusios gliukozės vartotojos per glikolitinį kelią, jos naudoja mažiau oksidacijos nei sveikos ląstelės, nes joms labiau patinka nukreipti glikolitinius produktus į naujų ląstelių kūrimą. Tai reiškinys, žinomas kaip Warburgo efektas.
„Tai, ką mes atradome, buvo beveik priešinga Warburgo efektui”, – sakė Perry, kuris yra endokrinologijos ir ląstelių bei molekulinės fiziologijos docentas. „Mutacija, kuri išliko odoje, padidino gliukozės metabolizmą tiek glikolitiniu, tiek oksidaciniu keliu, o mutacija, kuri buvo pašalinta, padidino gliukozės oksidaciją, nepaisant sumažėjusios glikolizės.”
Tada mokslininkai toliau stebėjo dviejų „toleruojamų“ mutacijų eigą: viena, kuri paprastai laikui bėgant pašalinama iš odos, o kita, kuri lieka odoje, bet nesukelia ligos.
Jie nustatė, kad mutacija, kuri paprastai pašalinama iš odos, išlaikė mažesnį redokso santykį, palyginti su kaimyninėmis sveikomis ląstelėmis. Odoje likusios mutacijos redokso santykis padidėjo ir „išsiplojo“, palyginti su kaimyninėmis sveikomis ląstelėmis, sakė Greco, Carolyn Walch Slayman genetikos ir ląstelių biologijos bei dermatologijos profesorius ir Howardo Hugheso medicinos instituto tyrėjas.
Paskutiniame tyrimo etape mokslininkai gyvūnus su mutavusiomis ląstelėmis gydė vaistu Metformin, kad slopintų ankstyvus redokso ir metabolinius pokyčius. Gydymas sukėlė kiekvienos mutacijos elgseną audinyje. Mutavusios ląstelės, kurios plečiasi, sustabdė jų plėtimąsi; mutavusių ląstelių, kurios buvo pašalintos iš odos, nebebuvo įmanoma efektyviai pašalinti.
„Tai reiškia, kad ląstelių konkurencijos rezultatas priklauso nuo ankstyvų metabolinių reakcijų, kurias sukelia vėžį sukeliančios mutacijos odos kamieninėse ląstelėse”, – sakė Hemalatha. „Jei šie metaboliniai pokyčiai neįvyktų, daugelis tolesnių pokyčių neįvyktų.”
Tyrėjai planuoja išplėsti savo tyrimą dėl atvejų, kai kaimyninės ląstelės netoleruoja ląstelių mutacijų, kad sužinotų, ar panašus redokso atsakas išlieka.