padolski (padolski) wrote,
padolski
padolski

Category:

Кое-что о роли кислородного голодания в развитии рака


Группа исследователей из Медицинской школы Университета Колорадо недавно опубликовала статью, предлагающую новое понимание роли кислородного голодания (гипоксии) в развитии рака.

Член Центра рака CU Хоакин Эспиноза, доктор философии, является старшим научным сотрудником и автором опубликованной статьи, которая, как он надеется, поможет разработать более целенаправленные методы лечения рака.

В основу своей статьи, опубликованной в этом месяце в журнале Nature Communications , Эспиноза и остальная часть команды (Зденек Андрысик, к.м.н .; Хизер Бендер, доктор философии; и Мэтью Гэлбрейт, доктор философии) использовали самые современные технологии геномики для картирования реакции раковых клеток на гипоксию с беспрецедентной детализацией, что привело к новым открытиям о том, как индуцируемые гипоксией факторы (HIF) влияют на раковые клетки и рост опухоли.

Великие дебаты о гипоксии
Клеточная адаптация к гипоксии - один из фундаментальных аспектов биологии рака, особенно солидных опухолей.

«Большинство опухолей не могут расти, пока они не найдут способ вызвать образование новых кровеносных сосудов, чтобы снабжать их кислородом и другими питательными веществами», - объясняет Гэлбрейт. «Итак: что происходит внутри солидных опухолей, так это то, что они испытывают периодические периоды низкого содержания кислорода между циклами образования новых кровеносных сосудов».

Предыдущие исследования в первую очередь были сосредоточены на долгосрочном влиянии гипоксии на рост опухоли, обычно характеризуя его как онкогенное или способствующее развитию рака.
Однако другие исследования показали, что факторы, определяющие гипоксию, известные как факторы, индуцируемые гипоксией, или HIF, могут действовать как супрессоры роста опухоли в некоторых условиях.
Чтобы выйти за рамки этого противоречия, Эспиноза и его коллеги исследовали немедленную острую реакцию на гипоксию.

«Мы использовали передовую технологию геномики, которую раньше никто не использовал в этой области, что позволило нам увидеть, что происходит с раковыми клетками в течение нескольких минут после лишения их кислорода», - говорит Эспиноза.

Эта технология позволила им идентифицировать сотни индуцируемых гипоксией генов, активируемых вскоре после кислородного голодания, «первых ответчиков» в этом важном клеточном ответе.

Затем они применили подходы вычислительной биологии к большим общедоступным наборам данных, чтобы сделать вывод о функции этих индуцируемых гипоксией генов на сотнях линий раковых клеток, выращенных в лаборатории, и сотнях образцов опухолей от больных раком.

Они обнаружили, что когда клетка лишается кислорода, ее первая реакция - прекращение роста, чтобы сохранить существующие питательные вещества и кислород.
Это означает, что на данном этапе гипоксия вызывает реакцию подавления опухоли, в основном за счет предотвращения синтеза новых белков.
Только после более длительных периодов гипоксии опухоли начинают расти и метастазировать, поскольку клетки вторгаются в соседние ткани в поисках кислорода.

«Было много споров о том, способствуют ли эти индуцируемые гипоксией факторы росту опухоли или предотвращают рост опухоли. Мы пришли к выводу, что все были в какой-то степени правы. Факторы, индуцируемые гипоксией, могут подавлять рост опухоли, предотвращая синтез белка на ранней стадии, но они также могут способствовать росту опухоли на более поздних стадиях, повышая способность раковых клеток вторгаться в соседние ткани. Это зависит от того, когда вы на это смотрите ". Хоакин Эспиноза, доктор философии, старший научный сотрудник и член онкологического центра CU.

Важно отметить, что механизмы подавления и стимулирования опухоли, вызываемые HIF, поддаются фармакологическому вмешательству. Подавление опухоли опосредуется ингибированием фермента, известного как mTOR, который, в свою очередь, может подавляться доступными лекарствами, часто используемыми в терапии рака. «Ингибиторы mTOR могут имитировать подавляющие опухоль эффекты HIF, - объясняет Гэлбрейт.

С другой стороны, механизм развития опухоли связан с потребностью клеток в кислороде после длительного периода гипоксии. Обычно наши клетки удерживаются вместе и удерживаются на месте структурой, называемой внеклеточным матриксом.

Однако после длительного отсутствия кислорода HIF включают набор ферментов, которые могут разрушать внеклеточный матрикс, позволяя раковым клеткам покинуть опухоль, лишенную кислорода. Это приводит к тому, что раковые клетки попадают в кровоток и распространяются на ранее здоровые ткани.

«Эти результаты подчеркивают важность разработки ингибиторов индуцируемых гипоксией ферментов, которые разрушают коллаген и другие компоненты внеклеточного матрикса», - говорит Эспиноза.

Новое направление дает надежду на целенаправленное лечение
Эспиноза и его команда надеются, что их исследования послужат ориентиром для разработки будущих методов лечения, которые могут лучше воздействовать не только на сами раковые клетки, но и на правильные процессы в раковых клетках в нужное время.

В то время как наше предыдущее понимание, возможно, привело к тому, что исследователи рака попытались полностью отключить реакцию на гипоксию, исследование команды CU показывает, что может быть предпочтительнее воздействовать на нее только в определенное время.

«Люди пытались воздействовать на индуцируемые гипоксией факторы с помощью различных терапевтических средств, но это исследование предполагает, что вы можете проявить некоторую осторожность при применении этих терапевтических средств, учитывая, что HIF могут подавлять опухоль на ранних стадиях гипоксии, - говорит Гэлбрейт.

«Поскольку гипоксическая реакция может подавлять опухоль в некоторых контекстах и вызывать онкогенность в других контекстах, не рекомендуется делать общее заявление, что мы всегда должны пытаться ее выключить», - добавляет Эспиноза. «Вместо этого мы должны подумать о том, какой аспект гипоксической реакции поражает цель, и именно в этом аспекте гипоксия вызывает вторжение и метастазирование».

Исследование также является новаторским в плане подробного картирования гипоксической реакции раковых клеток, что, по словам Эспинозы, стало возможным только с использованием новых технологий.

Эспиноза ожидает увидеть дальнейшие исследования исследователей, использующих направление, созданное его командой, в будущем.

«Я бы сказал, что это решительное улучшение в картировании ранних событий гипоксии», - говорит Эспиноза. «И прелесть этого в том, что если у вас есть хорошая карта местности, многие люди смогут ею пользоваться».

ИСТОЧНИК: Andrysik, Z., et al. (2021) Multi-omics analysis reveals contextual tumor suppressive and oncogenic gene modules within the acute hypoxic response. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-021-21687-2.


Tags: медицинские исследования, онкология
Subscribe

Posts from This Journal “медицинские исследования” Tag

promo padolski июль 27, 2013 21:05 10
Buy for 10 tokens
Рассмотрю предложения по написанию материала по организованному вами блог-туру и другие разумные формы взаимовыгодного сотрудничества с одновременной подачей на страницах ЖЖ и официальной открытой группы Padolski в "Одноклассниках" https://www.ok.ru/padolski и других моих площадках. На этот…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 12 comments

Posts from This Journal “медицинские исследования” Tag