Một nghiên cứu mới được công bố trực tuyến ngày 10 tháng 8 trên tạp chí Nature đã chỉ ra rằng các tế bào ung thư tuyến tụy phát triển bằng cách hướng dẫn các tế bào lân cận cung cấp chất dinh dưỡng cho chúng.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khi được nuôi cấy cùng nhau, các tế bào ung thư đã thúc đẩy các tế bào từ môi trường vi mô khối u phân hủy protein của chính chúng và cung cấp cho các tế bào ung thư các axit amin thu được. Nguồn cung cấp chất dinh dưỡng bên ngoài này dẫn đến tăng cường trao đổi chất và tăng trưởng trong các tế bào ung thư tuyến tụy. Trong các thí nghiệm riêng biệt trên chuột, việc ngăn chặn việc cung cấp chất dinh dưỡng từ các tế bào trong môi trường vi mô của khối u đã làm chậm sự phát triển của khối u tuyến tụy.

Theo điều tra viên chính của nghiên cứu, Alec Kimmelman, MD, Ph.D., của Trung tâm Y tế NYU Langone, và các đồng nghiệp của ông, nghiên cứu này là một trong những báo cáo chi tiết đầu tiên về cái mà họ gọi là “giao thoa trao đổi chất” giữa tế bào ung thư tuyến tụy và tế bào. trong vi môi trường khối u.

Vi môi trường khối u tụy

Ung thư biểu mô tuyến tụy (PDAC) là loại ung thư tuyến tụy phổ biến nhất và rất nguy hiểm, với ít hơn 8% những người được chẩn đoán sống sót sau 5 năm trở lên. Một đặc điểm khác biệt của PDAC là sự hiện diện của một mạng lưới dày đặc các protein và các tế bào không ung thư bao quanh các tế bào ung thư, được gọi chung là chất nền.

Tương tác với các tế bào cơ địa có thể vừa có lợi vừa có hại cho các tế bào ung thư tuyến tụy. Chất nền dày bảo vệ các tế bào ung thư tuyến tụy bằng cách hạn chế chúng tiếp xúc với các loại thuốc hóa trị, nhưng nó cũng ngăn chặn khả năng tiếp cận các mạch máu cung cấp chất dinh dưỡng như glucose. Do đó, các tế bào ung thư tuyến tụy buộc phải tìm kiếm các chất dinh dưỡng khác để hỗ trợ quá trình trao đổi chất và tăng trưởng của chúng, Tiến sĩ Kimmelman giải thích.

Các tế bào hình sao tuyến tụy (PSC), các tế bào hình ngôi sao tiết ra các protein cấu trúc, có rất nhiều trong chất nền. Các nghiên cứu trước đây cho rằng các tế bào PDAC khuyến khích sự phát triển của PSC và ngược lại, các PSC có thể thúc đẩy sự phát triển của PDAC—khiến Tiến sĩ Kimmelman và các đồng nghiệp của ông đưa ra giả thuyết rằng các tế bào PDAC có thể thu được thêm chất dinh dưỡng từ các PSC.

Để kiểm tra ý tưởng của họ, các nhà nghiên cứu đã xử lý tế bào PDAC của người hoặc tế bào tuyến tụy khỏe mạnh bằng môi trường nuôi cấy—một dung dịch nước chứa các phân tử được tiết ra bởi các tế bào nuôi cấy—từ một dòng tế bào PSC. Họ phát hiện ra rằng các tế bào PDAC được điều trị, chứ không phải các tế bào tuyến tụy khỏe mạnh, có dấu hiệu tăng cường trao đổi chất đặc biệt ở ty thể, ngăn trong các tế bào tạo ra năng lượng.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã phân tích môi trường nuôi cấy PSC để cố gắng xác định điều gì đang thúc đẩy quá trình chuyển hóa PDAC gia tăng. Trong số gần 200 chất chuyển hóa ứng cử viên mà họ đã phân tích, họ phát hiện ra rằng hai axit amin do PSC tiết ra, alanine và aspartate, đã được các tế bào PDAC hấp thụ. Tuy nhiên, họ đã chỉ ra rằng, chỉ có alanine mới kích thích quá trình trao đổi chất của ty thể trong các tế bào PDAC.

“Alanine thường không được nghiên cứu như một nguồn nhiên liệu chính cho các tế bào khối u; Tiến sĩ Kimmelman cho biết nó chủ yếu được xem như một khối xây dựng nên protein. “Nhưng trong trường hợp này, alanine có một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa khối u.”

Các nhà nghiên cứu tin rằng việc sử dụng alanine làm nguồn năng lượng chính cho phép “các tế bào ung thư sử dụng nhiều nguồn nhiên liệu truyền thống hơn—chẳng hạn như glucose—cho những thứ khác, chẳng hạn như tạo ra các khối DNA và RNA,” Tiến sĩ Kimmelman giải thích. Ông nói thêm, sự thích ứng này cho phép các tế bào ung thư trở nên “linh hoạt” hơn trong môi trường vi mô khối u khan hiếm chất dinh dưỡng.

Alanine từ Autophagy

Sau đó, nhóm nghiên cứu sâu hơn về “nhiễu xuyên âm” này giữa các tế bào PDAC và PSC. Họ đưa ra giả thuyết rằng PSC có thể tạo ra thêm alanine thông qua quá trình autophagy, một chức năng thiết yếu trong các tế bào giúp phân hủy các phân tử thừa, hư hỏng và độc hại thành các đơn vị cơ bản (chẳng hạn như axit amin).

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khi họ nuôi cấy các tế bào PDAC và PSC cùng nhau, quá trình tự thực gia tăng trong các PSC. Hơn nữa, họ phát hiện ra rằng các PSC cần có các gen autophagy thiết yếu để tiết ra alanine và tăng cường chuyển hóa PDAC.

Nhóm nghiên cứu cũng quan sát thấy rằng môi trường nuôi cấy PSC đã tăng cường sự phát triển của tế bào PDAC trong điều kiện dinh dưỡng thấp—tương tự như môi trường vi mô khối u thực tế—và hiệu ứng này phụ thuộc vào quá trình tự thực trong PSC. Họ phát hiện ra rằng ở chuột, các khối u từ các tế bào PDAC được cấy cùng với PSC thiếu các gen liên quan đến quá trình tự thực phát triển chậm hơn và ít gây chết người hơn so với các khối u từ các tế bào PDAC được cấy với các PSC bình thường.

Điều tra trong tương lai

Các nhà nghiên cứu viết: “Những phát hiện này chứng minh tầm quan trọng của việc nghiên cứu quá trình chuyển hóa ung thư “trong bối cảnh thích hợp, trong trường hợp này, với sự có mặt của các loại tế bào hỗ trợ có liên quan”. Michael Espey, Ph.D., thuộc Khoa Sinh học Ung thư của NCI, đồng ý: “Khi chúng tôi nghiên cứu các tế bào ung thư một cách cô lập, chúng tôi có thể bỏ sót những phần quan trọng của câu chuyện, chẳng hạn như giao thoa trao đổi chất hợp tác giữa tế bào đệm và tế bào ung thư. tham gia vào nghiên cứu.

Tiến sĩ Kimmelman cho biết, mặc dù vai trò của quá trình tự thực trong các tế bào ung thư đã được nghiên cứu trong nhiều năm, nhưng tác dụng thúc đẩy khối u của quá trình tự thực trong các tế bào không phải ung thư là một khám phá độc đáo cần được điều tra thêm. Một số thử nghiệm lâm sàng đã hoàn thành và đang diễn ra đã thử nghiệm các chất ức chế autophagy, với nhiều kết quả khác nhau. Ông tiếp tục, các kết quả nghiên cứu mới cho thấy rằng các chất ức chế autophagy có khả năng mang lại “tác dụng hai đối một” trong bệnh ung thư tuyến tụy.

Các nhà khoa học hiện đang làm việc để phát hiện ra tín hiệu phân tử mà các tế bào PDAC sử dụng để tăng tốc độ tự thực trong PSC. Tiến sĩ Kimmelman cho biết: “Chỉ có một số ít phân tử được tiết ra được báo cáo là làm tăng quá trình tự thực, vì vậy chúng tôi đang cố gắng tìm ra phân tử này là gì.