Исследования показывают новые эффекты кислородного голодания в раковых клетках

Группа исследователей из Медицинской школы Университета Колорадо недавно опубликовала статью, предлагающую новое понимание роли кислородного голодания, или гипоксии, в развитии рака. Член Центра рака CU Хоакин Эспиноза, доктор философии, является старшим научным сотрудником в этой статье, которая, как он надеется, поможет привести к более целенаправленным методам лечения рака.

За свою статью, опубликованную в этом месяце в журнале Nature Communications , Эспиноза и остальная часть команды — Зденек Андрисик, доктор философии; 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 опухоли. рост .

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 раундами 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.