Ученые обнаружили слабое звено в опухоли головного мозга

Введение

Исследователи обнаружили в подмножестве опухолевых клеток глиобластомы экспрессию фермента, который расщепляет аминокислоты. Без фермента под названием GLDC клетки опухоли головного мозга погибают из-за скопления токсичных побочных продуктов метаболизма.

Ведущий автор исследования доктор Дохун Ким (Dohoon Kim) говорит, что блокирование фермента GLDC в клетках глиобластомы может предложить новый способ лечения опухолей.

Ход научной работы

Ученые наткнулись на фермент GLDC, когда искали заболевание, известное как «врожденная ошибка метаболизма». Это заболевание влияет на головной мозг и возникает, когда клетки лишены определенных ферментов, которые важны для здорового функционирования. Одним из примеров болезни, вызванной метаболическими нарушениями, является фенилкетонурия. Это редкое генетическое заболевание, когда организм не может расщеплять аминокислоту фенилаланин, которая накапливается в крови и в головном мозге. Пациенты с расстройством должны избегать употребления фенилаланина для предотвращения интеллектуальных нарушений и судорог.

Потеря фермента GLDC приводит к нарушению, называемому некетотическая гиперглицинемия, которая вызывает накопление глицина в головном мозге и может привести к тяжелой умственной отсталости. Фермент GLDC часто гиперактивен в подгруппе клеток глиобластомы. Ученые обнаружили, что это происходит только в клетках глиобластомы, где ген под названием SHMT2 преобразует аминокислоту серин в глицин.

Ученые обнаружили, что опухолевые клетки головного мозга настолько зависят от фермента GLDC, что, когда теряют его, они погибают. Кроме того, исследователи обнаружили, что ген SHMT2 максимально активен в ишемических областях глиобластомы, в которых мало кислорода и питательных веществ. Ишемические области часто встречаются в центре опухоли, где плохое кровоснабжение. Исследователи обнаружили, что ген SHMT2 помогает клеткам выжить в этой среде с низким содержанием кислорода из-за его влияния на PKM2 — фермент, который помогает расщеплять глюкозу и также участвует в создании новых опухолевых клеток.

«Клетки, которые имеют высокую активность гена SHMT2 имеют низкую активность фермента PKM2, и, следовательно, низкий уровень потребления кислорода, чтобы выжить в ишемической микросреде опухоли», — объясняет автор исследования Ким.

Высокая активность гена SHMT2 в этой бедной кислородом среде приводит к образованию большого количества глицина, который клетки должны разрушать с помощью фермента GLDC. Исследователи обнаружили, что без фермента GLDC клетки пытаются расщеплять глицин другим путем, который генерирует токсичные продукты. Исследователи предполагают, что соединение, которое блокирует фермент GLDC в этих клетках, может привести к потенциально новым методам лечения глиобластомы. В настоящее время они ищут такие соединения.

Литература

Kim D. et al. SHMT2 drives glioma cell survival in ischaemia but imposes a dependence on glycine clearance //Nature. – 2015. – Т. 520. – №. 7547. – С. 363-367.