Учёные нашли способ замедлить рост опухоли через митохондрии

Российские учёные разработали генетически кодируемый инструмент, который позволяет активировать обмен веществ митохондрий в раковых клетках. Эксперименты на клетках и мышах показали, что усиление работы митохондрий замедляет деление опухолевых клеток и рост опухоли. Об этом сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.

Инструмент получил название Grubraw (обратное прочтение слова Warburg). Это фермент, который достигает митохондрий и с помощью D-аланина синтезирует пируват — вещество, необходимое для перезапуска нормальной выработки энергии. Работа направлена на преодоление эффекта Варбурга, характерной для многих опухолей перестройки обмена веществ, при которой клетки усиливают расщепление глюкозы и меньше зависят от митохондрий.

При активации фермента в опухолевых клетках возрастало потребление кислорода и усиливался окислительный обмен, одновременно снижалась скорость деления. Эффект наблюдался на большинстве исследованных клеточных линий. В клетках человеческой меланомы Lu451 активация фермента также снижала деление, и после их использования для формирования опухолей у мышей с подавленным иммунитетом частичное восстановление митохондриального обмена оказало выраженное влияние на рост опухоли. Анализ работы генов показал, что активация митохондрий снижает активность генов, контролирующих клеточный цикл, деление и удвоение ДНК. Это указывает на обратную регуляторную связь: состояние митохондрий может передавать клетке сигнал, ограничивающий её деление.

Учёные также обнаружили механизм противодействия опухолевых клеток. После активации Grubraw часть образовавшегося в митохондриях пирувата выводилась наружу. По мнению авторов, так клетка пытается «сбросить» избыток метаболического субстрата и сохранить характерную для опухоли программу обмена веществ. Руководитель исследования, генеральный директор Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА России Всеволод Белоусов отметил, что митохондриальный метаболизм выступает не просто источником энергии, а активным регулятором деления клетки. Для замедления роста опухоли оказалось достаточно лишь частично изменить метаболический режим. Он подчеркнул, что фермент пока не является лекарственным препаратом, но работа открывает новое направление для поиска противоопухолевых подходов — через воздействие на связь между обменом веществ митохондрий и программой клеточного деления.

Следующая задача — определить молекулярный сигнал, который возникает в митохондриях при усилении их работы и передаётся в ядро, подавляя гены клеточного цикла. Если этот сигнал удастся контролировать, появится принципиально новый инструмент воздействия на опухолевые клетки через управление их метаболическим состоянием.

Исследование выполнено коллективом учёных Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА России, РНИМУ им. Н. И. Пирогова, Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН, Научно-исследовательского центра LIFT и других организаций при поддержке Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.