Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Dowód na istnienie metabolomów może pomóc w leczeniu nowotworów

Recommended Posts

Od ponad 40 lat naukowcy przypuszczali, że w naszych organizmach istnieją „metabolony”, zgrupowania enzymów, ułatwiające przeprowadzanie różnych procesów w komórkach. Teraz naukowcom z Penn State jako pierwszym udało się zaobserwować metabolony. Odkrycie może doprowadzić do pojawienia się nowych terapii przeciwnowotworowych.

Uczeni z Pennsylvania State University połączyli spektrometrię mas z nowatorską metodą obrazowania i obserwowali metabolony zaangażowane w tworzenie puryn. Nasze badania wskazują, że enzymy, nie są przypadkowo rozmieszczone w komórkach, ale występują w formie klastrów, czyli metabolonów, które spełniają konkretne funkcje metaboliczne. Nie tylko dowiedliśmy, że metabolony istnieją, ale odkryliśmy również, że ten konkretny metabolon występuje w pobliżu mitochondriów komórek nowotworowych, mówi profesor Stephen Benkovic.

Uczeni poszukiwali metabolonu, nazwanego „purynosomem”, o którym sądzono, że przeprowadza syntezę puryn de novo. To proce, w którym powstają puryny, tworzące DNA i RNA. Poszukiwania prowadzono w komórkach HeLa. To linia komórkowa z komórek raka szyjki macicy, pobranych w 1951 roku od Henrietty Lacks. To jedne z najważniejszych linii komórkowych w badaniach medycznych. Uważane są za „nieśmiertelne”, gdyż mogą rozmnażać się w nieskończoność.

Wykazaliśmy, że szlak biosyntezy puryn de novo (DNPB) jest przeprowadzany przez purynosomy składające się z co najmniej 9 enzymówi działających synergicznie, dzięki czemu ich całkowita aktywność wzrasta co najmniej 7-krotnie, wyjaśnia profesor Vidhi Pareek.

Purynosomy, o średnicy mniejszej niż mikrometr, zostały zobrazowane za pomocą nowatorskiej technologii opracowanej przez profesora Nicholasa Winograda. Technika wykorzystuje spektrometrię mas jonów wtórnych z profilowaniem wiązką klastrów jonów (GCIB-SIMS) w celu wykrycia biomolekuł i pozwala na chemiczne obrazowanie pojedynczej komórki. To niezwykle istotne, gdyż mamy tu do czynienia z bardzo małą koncentracją molekuł w indywidualnych komórkach nowotworowych, wyjaśnia profesor Hua Tian.

Profesor Winograd, który od 35 lat pracuje nad rozwojem nowych technik obrazowania, pozwalających na uzyskanie informacji o procesach chemicznych toczących się wewnątrz pojedynczej komórki, stwierdził: Teraz, pod koniec mojej kariery naukowej w końcu mogę zobaczyć, jak ta technika ujawnia obecność purynosomów i, być może w następnym etapie badań, będziemy mogli obserwować, który z leków przeciwnotoworowych wnika do purynosomów, gdzie może być najbardziej skuteczny.

Bardzo ważnym spostrzeżeniem jest odkrycie, że niewielka odległość między purynosomami a mitochondriami wywołuje efekt tunelowania i ułatwia wykorzystanie substratów generowanych w mitochondriach w procese syntezy puryn.

Nasze eksperymenty pokazały, że efektywność biosyntezy puryn de nowo jest zwiększona dzięki tunelowaniu, a obecność purynosomów w pobliżu mitochondriów jest bardzo ważna dla tego procesu. To odkrycie otwiera drzwi do badań nad nową klasą leków przeciwnowotworowych, na przykład molekuły, która oddalałaby purynosomy od mitochondriów, stwierdza Benkovic.

Odkrycie szczegółowo opisano na łamach Science.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zanim cierpiący na nowotwór pacjent zostanie poddany terapii z użyciem limfocytów T, cały jego układ odpornościowy musi zostać zniszczony za pomocą radio- lub chemioterapii. Toksyczne skutki takiego działania to m.in. nudności, olbrzymie zmęczenie i utrata włosów. Teraz grupa naukowców wykazała, że syntetyczne receptory IL-9 pozwalają na stosowanie terapii limfocytami T bez konieczności użycia chemii czy radioterapii. Zmodyfikowane limfocyty T z syntetycznym receptorem IL-9 skutecznie zwalczały nowotwór u myszy, czytamy na łamach Nature.
      Gdy limfocyty T przekazują sygnały za pośrednictwem syntetycznego receptora IL9, zyskują nowe funkcje, które nie tylko pozwalają im poradzić sobie z istniejącym układem odpornościowym pacjenta, ale również bardziej efektywnie zabijają komórki nowotworowe, mówi doktor Anusha Kalbasi z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA), który kierował grupą badawczą. Mam właśnie pacjenta, który zmaga się ze skutkami ubocznymi chemioterapii po to, by zniszczyć jego układ odpornościowy, żeby można było zastosować leczenie limfocytami T. dzięki tej technologii mógłby mieć szansę na terapię bez konieczności wcześniejszego niszczenia układu odpornościowego.
      To odkrycie może spowodować, że będziemy w stanie stosować terapię limfocytami T równie łatwo, jak stosuje się transfuzję krwi, dodaje mentor Kalbasiego, doktor Antoni Ribas.
      W 2018 roku Ribas i Christopher Garcia z Uniwersytetu Stanforda opublikowali pracę naukową, w której analizowali możliwość użycia syntetycznej wersji interleukiny-2 (IL-2) do stymulowania limfocytów T wyposażonych w syntetyczny receptor IL-2. Dzięki takiemu systemowi można by manipulować limfocytami T nawet po podaniu ich pacjentowi. Manipulacji można by dokonać podając mu syntetyczną IL-2, która nie ma wpływu na inne komórki ciała. Kalbasi i jego koledzy, zaintrygowani tymi spostrzeżeniami, postanowili przetestować podobny system, wykorzystując przy tym syntetyczne receptory, które przekazywałyby sygnały z innych cytokin, jak IL-4, IL-7, IL-9 oraz IL-21.
      Bardzo szybko stało się jasne, że warto skupić się na cytokinie IL-9, mówi Kalbasi. W przeciwieństwie do pozostałych wymienionych cytokin, sygnały z IL-9 nie są typowo aktywne w limfocytach T. Tymczasem syntetyczny sygnał IL-9 nadał limfocytom T unikatowe cechy komórek macierzystych oraz komórek-zabójców, dzięki czemu lepiej radziły sobie z guzami. W jednym z naszych zwierzęcych modeli nowotworów za pomocą limfocytów T z syntetycznym receptorem IL-9 wyleczyliśmy ponad połowę myszy, chwali się Kalbasi.
      Naukowcy wykazali, że terapia taka działa w przypadku co najmniej dwóch trudnych w leczeniu nowotworów – czerniaka i raka trzustki. Terapia była skuteczna niezależnie od tego, czy cytokiny podawaliśmy ogólnie do organizmu, czy bezpośrednio do guza. We wszystkich przypadkach limfocyty T z syntetycznym receptorem IL-9 działały lepiej i pozwalały na pozbycie się guzów, których w inny sposób nie moglibyśmy usunąć, dodaje Kalbasi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Proteina p53 zapobiega podziałom komórek ze zmutowanym lub uszkodzonym DNA, chroniąc nas w ten sposób przed rozwojem guzów nowotworowych. Problem jednak w tym, że p53 bardzo szybko rozpada się w komórkach. Naukowcy ze szwedzkiego Karolinska Institutet odkryli sposób na ustabilizowanie p53 poprzez dodanie do niej proteiny z nici pajęczej.
      Nieprawidłowe białka to poważny problem w biologii strukturalnej. Znaczącym przykładem jest tutaj supresor nowotworowy p53, którego niewielka ekspresja i niska stabilność stanowią przeszkodę w rozwoju leków przeciwnowotworowych, czytamy w artykule A “spindle and thread” mechanism unblocks p53 translation by modulating N-terminal disorder opublikowanym na łamach pisma Structure.
      Komórki wytwarzają niewiele p53, a proteina bardzo szybko się w nich rozpada. Zainspirowało nas to, jak natura tworzy stabilne proteiny i wykorzystaliśmy proteiny z pajęczej sieci do ustabilizowania p53. Nić pajęcza zawiera długie łańcuchy wysoko stabilnych protein i jest jednym z najbardziej wytrzymałych naturalnych polimerów, stwierdził jeden z autorów badań, Michael Landreh.
      W ramach swoich eksperymentów uczeni dodali do p53 niewielki fragment proteiny z pajęczej sieci. Gdy tylko go wprowadzili, zauważyli, że komórki zaczęły wytwarzać duże ilości p53. Za pomocą mikroskopii elektronowej, spektrometrii mas i symulacji komputerowych naukowcy wykazali, że pajęcza proteina ustabilizowała p53.
      Stworzenie w komórce bardziej stabilnej odmiany p53 to obiecująca metoda walki z nowotworami. Widzimy, że warto podążać tą drogą. Mamy nadzieję, że w przyszłości uda się opracować bazującą na mRNA szczepionkę antynowotworową, ale zanim to zrobimy, musimy dowiedzieć się, jak proteina zachowuje się w komórce i czy jej duże ilości nie będą toksyczne, mówi współautor badań profesor David Lane. Uczony jest jednym z odkrywców proteiny p53.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po ponad 20 latach pracy naukowcy odszyfrowali pełną strukturę kluczowej molekuły sygnałowej. Otwiera to drogę do opracowania nowych i lepszych leków na niektóre rodzaje nowotworów. Nad poznaniem pełnej struktury kinaz janusowych pracuje wiele zespołów na całym świecie. Udało się to grupie Christophera Garcii z Howard Hughes Medical Institute.
      Garcia i jego koledzy pracowali nad tym zadaniem od ponad 2 dekad. Pod koniec ubiegłego roku spod ich mikroskopów elektronowych zaczęły wyłaniać się wyraźne obrazy poszczególnych elementów kinazy. A 8 grudnia doktor Naotaka Tsutsumi i magister Caleb Glassman wysłali mu e-mail z załączonym zdjęciem, na którym było wyraźnie widać molekułę przyłączoną do receptora. Garcia, który brał właśnie udział w spotkaniu, od razu pobiegł do laboratorium. Chciałem, byśmy szybko dokończyli prace, mówi.
      Trójka naukowców pracowała od tej pory bez wytchnienia. To był prawdziwy wyścig pomiędzy wieloma świetnymi ośrodkami akademickimi na całym świecie. A my pędziliśmy do mety, stwierdził. W końcu 26 grudnia uczeni wysłali szczegółowy opis swojej pracy do redakcji Science. Wczoraj ukazał się artykuł i świat mógł zapoznać się z tak długo poszukiwaną dokładną strukturą molekuły.
      Zespół Garcii nie tylko określił dokładną strukturę kinazy janusowej, ale również opisał mechanizm jej działania. To jedna z kluczowych kwestii biologii, mówi John O'shea immunolog z National Institutes of Health, który jest współautorem jednego z pierwszych leków blokujących kinazy janusowe.
      Kinazy janusowe to jedne z podstawowych molekuł sygnałowych. Zbierają one sygnały spoza komórki i przekazują je do komórki. Naukowcy od wielu lat wiedzą, że nieprawidłowo działające kinazy janusowe są przyczyną różnych chorób. A niektóre mutacje prowadzące do nieprawidłowego działania tych kinaz znacząco upośledzają zdolność organizmu do zwalczania infekcji. Nieprawidłowo działające kinazy janusowe przyczyniają się do rozwoju nowotworów krwi, jak białaczka, oraz chorób autoimmunologicznych.
      Dotychczas znaliśmy częściową strukturę tych kinaz, co pozwoliło na opracowanie inhibitorów kinaz, pomagających w leczeniu nowotworów czy artretyzmu. Jednak leki te powstały bez znajomości pełnej struktury kinaz i ich działania. Dlatego też większość współcześnie stosowanych leków nakierowanych na kinazy janusowe to broń obosieczna. Pomagają w leczeniu wielu chorób, od egzemy po COVID-19, ale mogą mieć też wiele skutków ubocznych.
      Garcia po raz pierwszy próbował szczegółowo zobrazować kinazy janusowe w 1995 roku. Jednak to naprawdę trudne zadanie. Kinazy bardzo trudno jest uzyskać w warunkach laboratoryjnych. Jakby tego było mało, nie tworzą one łatwo kryształów, a kryształy są potrzebne, by za pomocą krystalografii rentgenowskiej określić strukturę badanej molekuły.
      Przez lata uczeni mogli więc obserwować małe fragmenty kinaz, które nie składały się w całość. Przełom nastąpił przed kilku laty, wraz z udoskonaleniem kriomikroskopii elektronowej. Drugim istotnym elementem odniesionego sukcesu była decyzja Garcii i skupieniu się na badaniu mysiej kinazy janusowej, w miejsce mniej stabilnej kinazy ludzkiej. Dodatkowo naukowcy wprowadzili do mysiej kinazy mutację powodującą nowotwór, co dodatkowo ustabilizowało molekułę.
      Dzięki temu uczeni byli w końcu w stanie dokładnie opisać strukturę kinazy JAK1 oraz mechanizm jej działań. Garcia ma nadzieję, że dzięki temu uda się w niedalekiej przyszłości opracować leki, które będą brały na cel wyłącznie nieprawidłowo działające kinazy janusowe, co zmniejszy liczbę skutków ubocznych, gdyż kinazy prawidłowo działające będą mogły niezakłócenie pracować.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy odkryli związek między dwiema raczej rzadko łączonymi chorobami: alergią i nowotworem. Okazuje się, że antyhistaminy wykazują znaczące właściwości przeciwnowotworowe.
      Autorzy raportu z The Journal of Leukocyte Biology zauważyli, że leki antyhistaminowe kolidują z aktywnością komórek supresyjnych pochodzących z linii mieloidalnej (ang. myeloid derived suppressor cells, MDSC). MDSC są wytwarzane w szpiku kostnym pod wpływem substancji produkowanych przez komórki nowotworowe i negatywnie oddziałują na funkcje limfocytów T (dzieje się tak m.in. przez enzymatyczne usuwanie argininy z mikrośrodowiska guza).
      Zespół doktora Daniela H. Conrada z Virginia Commonwealth University pracował na 2 grupach myszy. By uruchomić silną odpowiedź alergiczną, pierwszą zakażano pasożytami przewodu pokarmowego gryzoni. Później zwierzętom wstrzykiwano MDSC i leczono przeciwhistaminami: cetyryzyną i cymetydyną. Jak zapewniają badacze, terapia odwróciła działanie MDSC.
      Druga grupa myszy miała guzy. Im również wykonano iniekcję z komórek supresyjnych pochodzących z linii mieloidalnej i podawano cymetydynę. Po tym zabiegu nie obserwowano już wzmożonego wzrostu guza, jaki zwykle zachodzi pod wpływem MDSC.
      W końcowym etapie studium Amerykanie zbadali krew pacjentów z objawami alergii. Okazało się, że porównaniu do zdrowych osób z grupy kontrolnej, występowało w niej więcej krążących MDSC.
      To bardzo ekscytujące badania, ale ważne, by zdawać sobie sprawę, że opisany związek jest nowy i przed stwierdzeniem, czy przeciwhistaminy będą skuteczne w terapii onkologicznej, trzeba jeszcze przeprowadzić kolejne studia - podsumowuje Conrad.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Do poprawy pogarszającego się wzroku wystarczą 3 minuty tygodniowo porannej ekspozycji oczu na światło czerwone o długości fali 670 nm, donoszą naukowcy z University College London. Najnowsze badanie opiera się na wcześniej przeprowadzonych eksperymentach, kiedy to ten sam zespół naukowy zauważył, że wystawienie oka na trzyminutową ekspozycję światła czerwonego uruchamiało mitochondria w siatkówce.
      Teraz naukowcy chcieli sprawdzić, jaki wpływ na oczy będzie miała pojedyncza trzyminutowa ekspozycja na światło o odpowiedniej długości fali. Postanowili też sprawdzić, czy skuteczne będzie światło o znacznie mniejszej energii niż w poprzednich badaniach. Jako, że podczas wcześniejszych badań zauważyli, że mitochondria „pracują na zmiany” w zależności od pory dnia, zbadali też, czy istnieje różnica pomiędzy wystawieniem oczu na działanie światła rano i wieczorem.
      Okazało się, że po trzyminutowym wystawieniu oka na działanie światła o długości fali 670 nm wiązało się z 17-procentową poprawą postrzegania kontrastu pomiędzy kolorami. Efekt taki utrzymywał się przez co najmniej tydzień. Co interesujące, pozytywny skutek miało wyłącznie poddanie się działania takiego światła rankiem. Oświetlanie oka po południu nie przyniosło żadnej poprawy.
      Autorzy badań mówią, że ich odkrycie może doprowadzić do pojawienia się taniej domowej terapii, która pomoże milionom ludzi na całym świecie, doświadczającym naturalnego pogarszania się wzroku. Wykazaliśmy, że pojedyncza poranna ekspozycja na światło czerwone o odpowiedniej długości fali znacząco poprawia wzrok, mówi główny autor badań, profesor Glen Jeffery.
      Komórki w naszych siatkówkach zaczynają starzeć się około 40. roku życia. Pogarsza się nam wzrok. Proces ten jest częściowo związany z gorszym funkcjonowaniem mitochondriów. Ich zagęszczenie jest największe w fotoreceptorach, które mają też największe wymagania energetyczne. Z tego też powodu siatkówka jest jednym z najszybciej starzejących się organów naszego organizmu. W ciągu życia dochodzi w niej do aż 70-procentowego spadku produkcji ATP, substancji odgrywającej bardzo ważną rolę w produkcji energii. To prowadzi do znacznego upośledzenia funkcji fotoreceptorów, którym brakuje energii.
      Uczeni z UCL najpierw przeprowadzili eksperymenty na myszach, muszkach-owocówkach i trzmielach, u których zauważyli znacznie poprawienie funkcjonowania fotoreceptorów po oświetleniu ich światłem o długości 670 nm. Mitochondria są szczególnie wrażliwe na większe długości fali, które wpływają na ich funkcjonowanie. Fale o długości 650–900 nm powodują zwiększenie produkcji energii przez mitochondria, dodaje Jeffery.
      Fotoreceptory składają się z czopków, odpowiedzialnych za widzenie kolorów, oraz pręcików, reagujących na intensywność światła, pozwalających np. na widzenie przy słabym oświetleniu. Autorzy badań skupili się na czopkach i pomiarach postrzegania kontrastu pomiędzy czerwonym a zielonym oraz niebieskim a żółtym.
      W badaniach wzięło udział 20 osób w wieku 34–70 lat, u których nie występowały choroby oczu i które prawidłowo widziały kolory. Pomiędzy godziną 8 a 9 rano ich oczy były przez trzy minuty oświetlane za pomocą urządzenia LED przez światło o długości 670 nm. Trzy godziny później zbadano ich postrzeganie kolorów, a u 10 osób badanie powtórzono tydzień później. Średnio widzenie kolorów poprawiło się u badanych o 17% i stan ten utrzymał się przez co najmniej tydzień. U niektórych ze starszych osób doszło do 20-procentowej poprawy widzenia kolorów.
      Kilka miesięcy później, po upewnieniu się, że pozytywny efekt poprzedniego eksperymentu już minął, badanie powtórzono na 6 osobach. Przeprowadzono je w taki sam sposób, ale pomiędzy godzinami 12 a 13. Nie zauważono żadnej poprawy widzenia.
      Profesor Jeffery mówi, że obecnie brakuje na rynku tanich urządzeń do terapii wzroku czerwonym światłem. Istniejące urządzenie mogą zaś kosztować ponad 20 000 USD. Dlatego też uczony rozpoczął współpracę z firmą Planet Lighting UK i pomaga jej stworzyć tanie urządzenie do domowej terapii. Technologia jest prosta i tania, energia fali 670 nm jest niewiele większa od naturalnie otaczającego nas światła. Biorąc to pod uwagę, jestem przekonany, że uda się stworzyć tanie łatwe w użyciu urządzenie do stosowania w domu, stwierdza uczony.
      Naukowcy podkreślają jednak, że przydatne byłyby dodatkowe badania na większej próbce ochotników, gdyż zauważyli, że nawet u osób w podobnym wieku różnica w poprawie wzroku może być znacząca. Być może istnieją jeszcze inne czynniki, które na to wpływają.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Scientific Reports.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...