Новое исследование выявило одну из причин, по которой рак часто распространяется из других частей тела в легкие: аминокислоту под названием аспартат. Результаты улучшают наше понимание рака и открывают двери новым методам лечения метастатического заболевания.
Более чем у половины пациентов, у которых рак распространяется из места своего возникновения, развиваются метастазы или вторичные опухоли в легких. Известно, что раковые клетки переносятся из одной части тела в легкие через артерии и лимфатические сосуды. Менее известно, почему раковые клетки находят легкие такими привлекательными.
Новое исследование, проведенное исследователями из Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB)-KU Leuven Center for Cancer Biology (CCB), Бельгия, выявило одну из причин, по которой метастазы в легких так распространены: аминокислота, называемая аспартатом.
«Мы обнаружили высокие уровни аспартата в легких мышей и пациентов с раком груди по сравнению с мышами и мышами-пациентами без рака, что говорит о том, что аспартат может быть важен для метастазирования в легких», — сказала Джиневра Доглиони, аспирантка CCB и ведущий автор исследования.
Аспартат играет важную роль в организме, в том числе в легких. Как аминокислота, он является одним из строительных блоков белков, имеющих решающее значение для структуры и функционирования клеток легких. Кроме того, он участвует в выработке энергии, поддержании уровня pH и поддержке иммунитета, что жизненно важно для здоровой дыхательной функции.
Перевод — это биологический процесс, в котором генетическая информация используется для создания белков. Ниже приводится упрощенное описание того, как это происходит. ДНК транскрибируется в информационную РНК (мРНК). мРНК переносит генетический код в рибосому, клеточный механизм производства белков. Рибосомы считывают последовательность мРНК, и по мере того, как рибосома движется вдоль мРНК, аминокислоты связываются вместе в указанном порядке, образуя растущую белковую цепочку. Изменение в трансляционных инструкциях или программе приводит к производству другого набора белков, которые позволяют раковым клеткам расти.
Фактор инициации эукариотической трансляции 5A (eIF-5A) — это белок, который помогает клеткам эффективно производить другие белки, играя ключевую роль на двух этапах трансляции: инициации и элонгации (помогая рибосомам перемещаться по мРНК и добавлять аминокислоты в белковую цепь). В частности, eIF-5A помогает, когда рибосома сталкивается со сложными участками мРНК, которые в противном случае привели бы к остановке рибосомы. eIF-5A содержит уникальную аминокислоту под названием гипузин. Гипузин необходим для eIF-5A; без него он не может помогать рибосоме. Производство гипузина посредством химической реакции называется гипузинацией.
Чтобы выяснить, что способствовало вторичному росту рака в легких, исследователи провели секвенирование РНК отдельных клеток метастазов, растущих в здоровых легких и в легких, обработанных факторами, способствующими росту опухоли, вырабатываемыми клетками рака молочной железы. Последнее привело к более агрессивному метастатическому заболеванию.
Исследователи заметили, что у пациентов и мышей с раком груди наблюдалась высокая концентрация аспартата в интерстициальной жидкости, жидкости, которая заполняет пространства между воздушными мешочками и окружающими кровеносными сосудами в легких. Они также обнаружили, что аспартат легких активировал рецептор N-метил-D-аспартата (NMDA) на поверхности раковых клеток, что способствовало гипузинированию eIF5A и альтернативной программе трансляции, которая привела к повышенной агрессивности метастазов.
«Эта корреляция подчеркивает значимость результатов в клиническом контексте и предполагает, что сигнализация аспартата может быть общей чертой роста раковых клеток в легких», — сказала профессор Сара-Мария Фендт, главный исследователь в CCB и автор-корреспондент исследования.
Исследователи говорят, что их результаты улучшили наше понимание биологии рака и открыли дверь для разработки нового лечения метастатического заболевания.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
