Вчені знайшли спосіб зупинити ріст пухлин мозку через дієту

Науковці з Мічиганського університету зробили важливе відкриття у боротьбі з найагресивнішим типом злоякісних пухлин мозку. Дослідники виявили, що ракові клітини гліобластоми кардинально змінюють свій метаболізм цукру, що створює унікальну можливість для розробки нових методів лікування.

Гліобластоми є найагресивнішим типом злоякісних пухлин мозку. Пацієнти з таким діагнозом зазвичай живуть лише один-два роки. У цих пухлинах звичайні клітини мозку змінюють свою поведінку, швидко розмножуючись та поширюючись у навколишні тканини. На відміну від здорових клітин мозку, ракові клітини обробляють поживні речовини принципово по-іншому.

У нещодавньому дослідженні, опублікованому в журналі Nature, вчені з Мічиганського університету, включаючи експертів з Онкологічного центру Рогель, відділу нейрохірургії та відділу біомедичної інженерії, досліджували, як клітини гліобластоми метаболізують глюкозу. Їхні висновки показали, що ці пухлини покладаються на відмінні шляхи поживних речовин порівняно з нормальною тканиною мозку, що відкриває нові можливості для потенційних стратегій лікування.

«Ми змінили дієту в моделях мишей і змогли значно уповільнити та заблокувати ріст цих пухлин», — сказав співавтор дослідження Деніел Валь, доктор медичних наук, доцент кафедри радіаційної онкології. «Наше дослідження може допомогти створити нові можливості лікування для пацієнтів у найближчому майбутньому».

Традиційні методи лікування складаються з хірургічного втручання, після якого проводиться променева терапія та хіміотерапія. Однак пухлини зрештою повертаються і стають стійкими до лікування. Раніше дослідники показали, що резистентність пов'язана з метаболічним перепрограмуванням всередині ракових клітин.

Метаболізм — це процес, за допомогою якого наші тіла розщеплюють молекули, такі як вуглеводи та білки, щоб наші клітини могли їх використовувати або будувати нові молекули. Хоча і клітини мозку, і ракові клітини залежать від цукру, команда хотіла з'ясувати, чи використовують вони цукор по-різному.

Вони ввели невеликі кількості міченого цукру мишам і, що важливо, пацієнтам з пухлинами мозку, щоб простежити, як він використовується. «Щоб справді зрозуміти ці ракові захворювання мозку та покращити лікування для пацієнтів, нам потрібно було виконати важку роботу з вивчення пухлин у самих пацієнтів, а не лише в лабораторії», — сказав співавтор Ваджд Аль-Холу, нейрохірург з пухлин мозку, який співкерує Мічиганською мультидисциплінарною клінікою пухлин мозку.

Хоча і нормальні тканини, і пухлинні клітини використовували багато цукру, вони використовували його для різних цілей. «Це метаболічне роздоріжжя», — сказав Ендрю Скотт, науковий співробітник лабораторії Валя. «Мозок спрямовує цукор на виробництво енергії та нейротрансмітерів для мислення та здоров'я, але пухлини перенаправляють цукор для виготовлення матеріалів для більшої кількості ракових клітин».

Команда виявила, що здорові тканини використовували цукри для генерації енергії та виробництва хімічних речовин, які дозволяють мозку функціонувати належним чином. Гліобластоми, з іншого боку, вимикали ці процеси і натомість перетворювали цукор на молекули, такі як нуклеотиди — будівельні блоки ДНК та РНК — які допомагали їм рости та вторгатися в навколишні тканини.

Дослідники також помітили інші важливі відмінності. Нормальний мозок використовував цукор для виробництва амінокислот — будівельних блоків білків. Однак ракові захворювання мозку, здавалося, вимикали цей шлях і натомість збирали ці амінокислоти з крові. Це відкриття привело дослідників до розгляду того, чи може зниження рівня певних амінокислот у крові вплинути на рак мозку, не впливаючи на нормальний мозок.

Вони перевірили, чи мали миші, яких годували дієтою з обмеженням амінокислот, кращі результати лікування. «Коли ми позбулися амінокислот серину та гліцину у мишей, їхня реакція на радіацію та хіміотерапію була кращою, а пухлини були меншими, ніж у контрольних мишей, яких годували серином», — сказав співавтор Діпак Награт, професор біомедичної інженерії.

На основі своїх вимірювань у мишей команда також побудувала математичні моделі, які можуть відстежувати, як глюкоза використовується в різних шляхах, що може допомогти визначити інші мішені для ліків. Співавтор Костас Ліссіотіс, професор молекулярної та інтегративної фізіології, порівняв метаболічні шляхи з дорогами, а ліки — з блокпостами.

Встановлення блокпосту на швидкісній магістралі з великим трафіком матиме більший ефект, ніж блокування проселочної дороги з нижчим обмеженням швидкості та лише кількома автомобілями. Аналогічно, у нормальному мозку поглинання амінокислоти серину з крові схоже на повільну проселочну дорогу. Але рак мозку схожий на жваву автостраду, що дає дослідникам можливість селективно націлюватися на рак.

Команда працює над відкриттям клінічних випробувань найближчим часом, щоб перевірити, чи можуть спеціалізовані дієти, які обмежують рівень серину в крові, також допомогти пацієнтам з гліобластомою. «Це багатодисциплінарні зусилля з усього університету», — сказав Валь. «Це дослідження, яке жоден окремий дослідник не міг би зробити самостійно, і я вдячний за те, що є частиною команди, яка працює разом, щоб зробити важливі відкриття, які можуть покращити лікування наших пацієнтів».