Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, проведенному в Детском медицинском центре при Юго-Западном университете Техаса (CRI) , в отличие от того, как опухоли функционируют, пока находятся в почке, метастатический рак почки в значительной степени зависит от митохондриального метаболизма.

Изучая различные типы рака почки у 80 пациентов Юго-Западного университета Техаса, Ральф ДеБерардинис, доктор медицины, доктор философии, профессор CRI и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI), и первый автор Дивья Безвада, доктор философии, сотрудничали с хирургами из отделения урологии UTSW, чтобы отследить, как рак почки использует сахар и другие питательные вещества из крови.

Их главное открытие заключается в том, что митохондриальная цепь переноса электронов — путь, позволяющий клеткам вырабатывать энергию из питательных веществ — гораздо более активна в опухолях, которые дали метастазы, чем в опухолях, которые все еще растут в почке.

«В конечном итоге результаты могут привести к лучшим способам лечения пациентов с метастатическим раком или снижению риска метастазирования у пациентов с локализованным раком, подверженным риску распространения», — сказал доктор ДеБерардинис. «Теперь задача состоит в том, чтобы понять, как активируются эти ключевые аспекты митохондриального метаболизма , почему они стимулируют метастазирование и можем ли мы безопасно их блокировать».

Доктор ДеБерардинис добавил, что эти новые идеи основываются на более ранних открытиях CRI о том, как некоторые метаболические процессы позволяют раковым клеткам преодолевать естественные барьеры для метастазирования.

«В течение столетия доминирующей идеей в биологии рака было то, что агрессивные опухоли отключают митохондриальный метаболизм, чтобы расти и распространяться. Новое исследование, в котором раковый метаболизм изучался непосредственно у пациентов, показывает обратное: активация митохондриального метаболизма стимулирует метастазирование», — сказал доктор ДеБерардинис.

«Метастазы являются наиболее важной причиной смерти от рака у пациентов с раком почки и большинства других органов. Метастатические опухоли — это те, которые нам больше всего нужно лечить».

Руководил клиническим сотрудничеством Виталий Маргулис, доктор медицинских наук, профессор урологии и сотрудник Центра комплексного лечения онкологических заболеваний имени Гарольда К. Симмонса в Юго-Западном университете Техаса.

«Большинство исследований метаболизма раковых клеток проводятся на клетках в пробирке, что может иметь мало отношения к реальным опухолям. Это исследование — одно из немногих, в котором изучается метаболизм там, где он наиболее важен: у пациентов», — сказал доктор Маргулис.

«Я надеюсь, что мы сможем использовать эти результаты для терапии или раннего прогнозирования опухолей с высоким метастатическим потенциалом. Это дополнит индивидуальный подход к лечению рака, который мы применяем к каждому пациенту с раком почки здесь, в Юго-Западном университете Техаса».

Основная технология, использованная учеными CRI, включала внутривенное введение нетоксичных, маркированных форм нескольких различных питательных веществ пациентам во время хирургического удаления опухолей.

Образцы опухолей затем анализировались, чтобы определить, перешла ли метка с исходного питательного вещества на другие химические соединения, что является признаком того, что произошел метаболизм. Анализ нескольких питательных веществ позволил команде определить, что митохондриальная активность была низкой в ​​опухолях, растущих в почках, но выше, когда эти опухоли метастазировали в другие органы, включая печень, легкие и мозг.

Результаты исследований также свидетельствуют о том, что активность митохондрий может стимулировать метастазирование.

Чтобы проверить это, ученые использовали мышиные модели рака почки, способного метастазировать в легкие. Работая с Джанникола Дженовезе, доктором медицины, доктором философии, и Луиджи Перелли, доктором медицины, доктором философии, в онкологическом центре имени М. Д. Андерсона Техасского университета, доктора ДеБерардинис и Безвада провели исследование, которое обнаружило, что ингибирование митохондриальной активности снижает метастазы в легких, не влияя на рост опухоли в почке.

С другой стороны, активация митохондриальной активности приводит к тому, что опухоли метастазируют гораздо чаще, даже если их рост в почке не нарушен.

«Это исследование является важным шагом на пути к разработке показателей метаболизма, которые могут предсказать, каким пациентам требуется более агрессивное наблюдение, хирургическое вмешательство или другие методы лечения», — сказала доктор Безвада, бывший научный сотрудник лаборатории ДеБерардинис, получившая докторскую степень по биологии рака в UTSW в 2023 году.

«Мы считаем, что эти новые результаты помогут нам понять метаболические потребности клеток рака почки, растущих у пациентов, и, что самое важное, как эти потребности меняются при метастазах».