Krebszellen sind schwächer, wenn sie saurer werden
Krebszellen funktionieren weniger gut und können sich weniger vermehren, wenn ihre innere Umgebung saurer wird.
Zu diesem Schluss kamen Forscher in den USA und in Spanien, nachdem sie mithilfe eines Computermodells die Bedingungen untersucht hatten, die die Stoffwechselwege in Krebszellen beeinflussen.
Das Modell zeigte, dass Krebszellen eine innere Umgebung benötigen, die alkalischer ist als die von gesunden Zellen, damit ihr Stoffwechsel richtig funktioniert.
Es half auch dabei, einige Enzyme zu identifizieren, die mit der alkalischeren Umgebung zusammenarbeiten, um Krebs zu fördern.
Die Ergebnisse könnten laut einem jetzt in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel zu neuen Krebsmedikamenten führen, die auf diese Moleküle abzielen Naturkommunikation.
„Diese Arbeit ist immer noch sehr akademisch“, erklärt Studienkoautor Miquel Duran-Frigola, Computerchemiker am Institut für biomedizinische Forschung in Barcelona, Spanien. „Wir glauben jedoch, dass einige der identifizierten Ziele bereit sind, getestet zu werden Tiere, so dass wir in fortgeschrittenere präklinische Versuchsstadien übergehen können. “
Systembiologie
Die Studie ist ein Beispiel für die Art der Forschung auf dem Gebiet der Systembiologie, bei der komplexe Computermodelle und Big Data verwendet werden, um die „Organisationsprinzipien des Lebens“ zu verstehen.
Die Forscher brachten eine große Menge biochemischer und genetischer Daten zusammen, um ein molekulares Modell des Krebszellstoffwechsels zu entwickeln.
Sie verwendeten das Modell, um die Reaktion von „fast 2.000 Stoffwechselenzymen“ auf Änderungen des inneren pH-Werts der Zelle zu untersuchen.
Die pH-Skala ist ein Maß für den Säuregehalt. Eine saure Umgebung hat einen niedrigen pH-Wert und eine alkalische oder basische Umgebung hat einen hohen pH-Wert. Ein pH-Wert von 7 ist neutral - weder sauer noch alkalisch.
Gesunde Zellen haben eine leicht alkalische innere Umgebung mit einem pH-Wert von etwa 7,2. Krebszellen sind alkalischer und haben einen internen pH-Wert von mehr als 7,2.
"Durch die Rekonstruktion und Integration enzymatischer pH-abhängiger Aktivitätsprofile in zellspezifische Stoffwechselmodelle im Genommaßstab", so die Autoren, "entwickeln wir eine Berechnungsmethode, die untersucht, wie der intrazelluläre pH-Wert […] den Stoffwechsel modulieren kann."
Vielversprechende Ergebnisse
Anhand des Computermodells zeigte das Team, dass sich die Krebszelle vermehren kann, wenn sich das Innere in der bevorzugten alkalischen pH-Zone befindet. Dieser Zustand begünstigt auch andere Funktionen, auf die sich die Zelle stützt, wie beispielsweise „Glykolyse und Anpassung an Hypoxie“.
Ein niedrigerer, saurer pH-Wert in der Krebszelle „deaktiviert diese Anpassungen und beeinträchtigt das Tumorzellwachstum“, so die Autoren.
Das Team verwendete das Modell auch, um metabolische Ziele zu identifizieren, die "vorhergesagte verstärkte Antikrebseffekte" zeigten, als die innere Umgebung der Krebszelle saurer wurde.
Einige der Ziele haben bereits vielversprechende Ergebnisse bei Tests mit echten Brustkrebszellen gezeigt.
"Das Verständnis des Zusammenhangs zwischen Stoffwechselwegen, die unter verschiedenen pH-Werten besser funktionieren, kann uns eine Vorstellung von den Mechanismen geben, die Krebs verwendet, um bei einem basischen pH-Wert zu überleben."
Miquel Duran-Frigola
