Выявление генных мутаций у онкологических больных для прогнозирования клинического исхода было краеугольным камнем исследований рака в течение почти трех десятилетий, но теперь исследователи из онкологического центра Киммела в Джефферсоне изобрели новый подход, который вместо этого связывает метаболизм раковых клеток с плохим клиническим исходом. Этот подход теперь можно применить практически к любому типу раковых клеток человека.
Исследователи демонстрируют, что рецидивы, метастазы и плохие клинические исходы у пациентов с раком груди могут быть идентифицированы простым профилированием генов раковых клеток, которые используют кетоны и лактат в качестве источника пищи.
Эти результаты сообщаются в онлайн-выпуске Cell Cycle от 15 апреля. Исследователи называют этот новый подход к персонализированной медицине рака "Метаболо-геномика."
Долгое время предполагалось, что высокоэнергетические метаболиты "топливо" агрессивное поведение опухолевых клеток. Исследователи использовали эту предпосылку для генерации сигнатуры экспрессии генов из генетически идентичных раковых клеток, но одна группа клеток получала диету из высокоэнергетических метаболитов. Эти индуцированные лактатом и кетоном "генные сигнатуры" затем предсказал рецидив, метастазирование и плохую выживаемость.
Итак, похоже, что то, что поедают раковые клетки, определяет клинический результат, а не обязательно новые генные мутации.
Майкл П. Лисанти, М.D., Ph.D., Профессор и заведующий кафедрой биологии стволовых клеток & Регенеративная медицина в Медицинском колледже Джефферсона Университета Томаса Джефферсона и член онкологического центра Киммела в Джефферсоне вместе с другими исследователями обнаружили, что лечение клеток рака груди человека с помощью высокоэнергетических метаболитов увеличивает экспрессию генов, связанных с нормальными стволовыми клетками. включая гены, активируемые в эмбриональных и нервных стволовых клетках.
Более того, было обнаружено, что лактат и кетоны способствуют росту нормальных стволовых клеток, которые имеют решающее значение для трансплантации стволовых клеток и для лечения множества различных заболеваний человека. Похоже, что эти метаболиты увеличивают "стволовость" в раковых клетках, что приводит к худшим результатам.
"Опухоли, которые используют собственные питательные вещества организма (лактат и кетоны) в качестве "топливо" иметь худший результат для выживаемости пациента, поведение, которое теперь можно использовать для прогнозирования, подвергается ли пациент высокому риску рецидива или метастазирования," Доктор. Лисанти сказал. "Это самое главное в персонализированной медицине рака. Теперь мы определили панель биомаркеров, которая напрямую связывает метаболизм рака с таргетной терапией рака."
По словам авторов, эти результаты предполагают, что больных раком высокого риска (те, чьи раковые клетки используют высокоэнергетические метаболиты) можно лечить новыми терапевтическими средствами, направленными на окислительный метаболизм митохондрий, такими как антиоксидант метформин, лекарство, которое также используется. лечить диабет.
"Знание генных сигнатур пациентов, раковые клетки которых "принимать пищу" эти метаболиты (лактат и кетоны) в качестве топлива являются важной частью новой информации, которую мы можем использовать для диагностики и лечения больных раком," сказал Мартинес-Оутсхорн, М.D., кафедры медицинской онкологии Университета Томаса Джефферсона и ведущим автором статьи. "Дело не только в том, что мы знаем, что у этих пациентов будет плохая выживаемость; мы знаем, что эти пациенты используют митохондриальный метаболизм, который является типом энергетического метаболизма, на который мы должны нацеливаться с помощью новых противораковых препаратов."
Исследователи предлагают назвать этот новый подход к диагностике и последующему лечению "Метаболо-геномика" поскольку он включает в себя как клеточный метаболизм, так и профилирование транскрипции генов. Теперь эту стратегию можно использовать, чтобы указать, какие пациенты получают конкретный "адаптированный" антиметаболическая терапия.
Генетические маркеры, такие как экспрессия мутационно активированного гена HER2, обеспечивают биомаркеры, которые можно использовать для идентификации пациентов с раком груди с высоким риском рецидива или метастазирования, а также для модификации их последующего лечения с помощью таргетных терапий (i.е., герцептин, препарат, используемый при агрессивном раке груди). Но с "Метаболо-геномика," теперь речь идет об использовании "Глобальный" метаболизм раковых клеток для этих прогнозов.
"Простое кормление раковых клеток определенной высококалорийной диетой меняет их характер, не вызывая мутаций и не изменяя их генетический профиль," Доктор. Лисанти сказал. "Мы скармливали им только высокоэнергетические питательные вещества, которые помогают им использовать свои митохондрии, и это меняет их профиль транскрипции. Это новый биомаркер для "смертельный" раковые заболевания, которые мы теперь можем лечить с помощью правильных лекарств, таких как антиоксидант метформин."
Доктор. Лисанти и его коллеги считают, что метаболизм опухоли – это новая большая картина для понимания того, как рак претерпевает рецидивы и метастазы.