Более 60 лет назад Отто Варбург осознал, что раковые клетки отличаются от нормальных клеток метаболическим путем, который они используют для окисления сахара. В отличие от типичной серии окислительных стадий, которые происходят в цикле лимонной кислоты, раковые клетки метаболизируют сахар через гликолитический путь независимо от того, присутствует ли кислород или нет. В журнале EMBO Journal исследователи из США сообщают, что причиной такого различия в раке толстой кишки являются изменения в сигнальном пути Wnt, важном пути коммуникации, действующем в этих опухолях.
"У раковых клеток другие метаболические потребности, чем у нормальных клеток," – отметила Мэриан Уотерман, профессор Калифорнийского университета в Ирвине и ведущий автор исследования. "Однако до сих пор молекулярные доказательства того, как это метаболическое перепрограммирование происходит при раке толстой кишки, не были очень хорошо определены. Наши результаты показывают, что передача сигналов Wnt играет важную роль в установлении аэробного гликолиза в качестве преобладающего пути метаболизма сахара для поддержки рака толстой кишки. Мы также смогли идентифицировать одну из ключевых молекулярных мишеней для сигнала Wnt в раковых клетках."
Передача сигналов Wnt в течение некоторого времени участвовала в развитии многих видов рака, включая рак толстой кишки. Однако эти эффекты были приписаны его действию на клеточный цикл. Исследователи решили выяснить, играет ли Wnt другую роль в развитии рака, особенно в метаболизме, из-за своих наблюдений за изменениями генов метаболических ферментов в экспериментах с микрочипами для клеток рака толстой кишки.
Биохимические анализы и передовые методы визуализации живых клеток показали, что блокирование активности Wnt снижает гликолиз, способствует переходу к метаболизму сахара за счет цикла лимонной кислоты и снижает рост опухоли. Исследователи также определили фермент киназу 1 пируватдегидрогеназы как одну из мишеней активности Wnt, связанной с его влиянием на метаболизм.
"Помимо уменьшения размера опухолей, блокирование Wnt в раковых клетках толстой кишки снижает количество кровеносных сосудов, питающих опухоль. Эти эффекты можно обратить вспять, восстановив активность киназы 1 пируватдегидрогеназы, способствующей гликолизу, в раковых клетках," сказал Уотерман. "Наши результаты показывают, что гликолиз в раковых клетках способствует развитию кровеносных сосудов в окружающей среде для доставки глюкозы в растущую опухоль."
Результаты исследования имеют значение для разработки методов лечения рака, направленных на путь Wnt. Выбор системы или анализа, используемого для изучения эффектов ингибиторов Wnt, может иметь большое значение для тестирования лекарств. "Тот факт, что ингибитор Wnt или потенциальный кандидат в лекарство не оказывает влияния на деление клеток в одном молекулярном тесте, не означает, что он не может иметь положительных эффектов для лечения рака из-за его влияния на метаболизм в другом тесте," сказал Уотерман.
"Хотя требуется дополнительная работа для определения полного влияния передачи сигналов Wnt на метаболизм, похоже, что этот механизм может быть добавлен к растущему списку путей передачи сигналов, которые непосредственно участвуют в регуляции клеточного метаболизма," сказал Крейг Томпсон, профессор Мемориального онкологического центра им. Слоана Кеттеринга в США, который не является автором статьи.