Исследование голодания и кетогенной диеты выявило новую уязвимость опухолей поджелудочной железы
Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско нашли способ избавиться от рака поджелудочной железы у мышей, посадив их на высокожировую, или кетогенную, диету и проведя им противораковую терапию.
Терапия рака блокирует метаболизм жиров , который является единственным источником энергии для рака, пока мыши остаются на кетогенной диете , и опухоли перестают расти.
Команда сделала открытие, опубликованное 14 августа в журнале Nature , когда пыталась выяснить, как организму удается существовать за счет жира во время голодания.
«Наши результаты привели нас прямо к биологии одного из самых смертоносных видов рака — рака поджелудочной железы», — сказал Давиде Руджеро, доктор философии, профессор, лауреат премии Голдберга-Бениоффа, профессор-исследователь Американского онкологического общества на кафедрах урологии и клеточно-молекулярной фармакологии Калифорнийского университета в Сан-Франциско и старший автор статьи.
Команда Руджеро впервые обнаружила, как белок, известный как эукариотический фактор инициации трансляции (eIF4E), изменяет метаболизм организма, переключая его на потребление жира во время голодания. Такое же переключение происходит благодаря eIF4E, когда животное находится на кетогенной диете.
Они обнаружили, что новый препарат от рака под названием eFT508, который в настоящее время проходит клинические испытания, блокирует eIF4E и кетогенный путь, не давая организму метаболизировать жир. Когда ученые объединили препарат с кетогенной диетой в животной модели рака поджелудочной железы, раковые клетки голодали.
«Наши результаты открывают точку уязвимости, которую мы можем лечить с помощью клинического ингибитора, который, как мы уже знаем, безопасен для людей», — сказал Руджеро. «Теперь у нас есть убедительные доказательства одного способа, которым диета может использоваться вместе с уже существующими методами лечения рака для точного устранения рака».
Сжигание различных видов топлива в двигателе ячейки
Люди могут обходиться без еды неделями, отчасти потому, что организм сжигает накопленный жир.
Во время голодания печень преобразует жиры в кетоновые тела для использования вместо глюкозы, обычного источника энергии организма. Команда Руджеро обнаружила, что eIF4E в печени стал более активным, даже когда печень приостановила свою другую метаболическую активность , что предполагает, что этот фактор участвует в создании кетоновых тел, процессе, называемом кетогенезом.
«Пост был частью различных культурных и религиозных практик на протяжении столетий, и часто считалось, что он способствует укреплению здоровья», — сказал Хаоцзюнь Ян, доктор философии, научный сотрудник в лаборатории Руджеро и первый автор исследования. «Наше открытие, что пост ремоделирует экспрессию генов, дает потенциальное биологическое объяснение этих преимуществ».
Отслеживая, как изменяются различные метаболические пути во время голодания, ученые обнаружили, что eIF4E активируется в присутствии свободных жирных кислот, которые высвобождаются жировыми клетками на ранних стадиях голодания, чтобы организм мог что-то потреблять.
«Метаболит, который организм использует для выработки энергии, также используется как сигнальная молекула во время голодания», — сказал Руджеро. «Для биохимика было самым крутым увидеть, как метаболит действует как сигнал».
Те же изменения в печени — выработка кетоновых тел при сжигании жира, а также повышение активности eIF4E — происходили и тогда, когда лабораторным животным давали кетогенную диету, состоящую в основном из жиров.
Вот тут-то и погасла лампочка.
«Как только мы увидели, как работает этот путь, мы увидели возможность вмешаться», — сказал Руджеро.
Ахиллесова пята рака поджелудочной железы
Ученые сначала лечили рак поджелудочной железы противораковым препаратом eFT508, который отключает eIF4E, намереваясь заблокировать рост опухоли. Однако опухоли поджелудочной железы продолжали расти, поддерживаемые другими источниками топлива, такими как глюкоза и углеводы.
Зная, что рак поджелудочной железы может процветать на жире, и что eIF4E более активен во время сжигания жира, ученые сначала посадили животных на кетогенную диету, заставив опухоли потреблять только жиры, а затем дали им лекарство от рака. В этом контексте лекарство лишило раковые клетки единственного источника питания — и опухоли уменьшились.
Руджеро вместе с Кеваном Шокатом, доктором философии, профессором клеточной и молекулярной фармакологии Калифорнийского университета в Сан-Франциско, разработали eFT508 в 2010-х годах, и он показал некоторые перспективы в клинических испытаниях . Но теперь есть гораздо более мощный способ его использования.
«В этой области не удалось надежно связать диету с раком и его лечением», — сказал Руджеро. «Но чтобы действительно продуктивно связать эти вещи, нужно знать механизм».
Для лечения большего количества форм рака потребуются различные комбинации диеты и лекарств.
«Мы ожидаем, что большинство видов рака имеют другие уязвимости», — сказал Руджеро. «Это основа для нового способа лечения рака с помощью диеты и персонализированной терапии».