Un atlas care cataloghează activitatea genelor şi nivelurile de molecule mici numite metaboliţi în probele de tumori oferă o nouă modalitate de a identifica mecanismele profunde ale cancerului.
Cercetătorii de la Weill Cornell Medicine şi Memorial Sloan Kettering Cancer Center, din New York, Statele Unite, au creat Atlasul de profiluri metabolice pentru cancer (CAMP) prin combinarea unor seturi de date noi şi existente privind metaboliţii şi activitatea genelor.
Atlasul conţine date de la 988 de probe de control de tumori şi de ţesut normal din 11 tipuri diferite de cancer.
Analiza datelor de către oamenii de ştiinţă a scos la iveală două clase largi de conexiuni genă-metabolit care indică mecanismele care acţionează în toate tipurile de cancer.
„Acest nou atlas ne va ajuta să construim o înţelegere de bază a modului în care funcţionează tumorile", a declarat co-autorul principal al studiului, Dr. Jan Krumsiek, profesor asistent de fiziologie şi biofizică şi membru al Sandra and Edward Meyer Cancer Center din cadrul Weill Cornell Medicine.
Lucrarea abordează o întrebare de bază privind modul în care sunt coordonate modificările nivelurilor de metaboliţi şi ale nivelurilor de expresie genetică.
„Această coordonare apare în tandem din acţiunea moleculară a enzimelor codificate genetic şi a substraturilor lor de metaboliţi, precum şi din prezenţa unor celule imune unice din punct de vedere metabolic în micro-mediul tumoral", a precizat celălalt coautor principal al studiului, dr. Ed Reznik, biolog scomputaţional la Centrul de cancer, Memorial Sloan Kettering.
Metaboliţii sunt molecule organice mici folosite în sau produse de procesele metabolice din ţesuturi şi din fluxul sanguin.
Aceştia acţionează adesea în reacţii biochimice care furnizează energie celulelor sau servesc ca elemente constitutive pentru proteine, zaharuri, lipide, ADN şi ARN.
Tiparul nivelurilor de metaboliţi din ţesuturi este unul dintre straturile importante de informaţii din biologie, iar cercetătorii ştiu deja că evenimentele-cheie din cancer, cum ar fi dezvoltarea tumorilor şi dobândirea rezistenţei la medicamente, sunt însoţite de modificări semnificative ale metaboliţilor.
Corelarea acestor modificări ale metaboliţilor asociate cancerului cu modificări ale activităţii genelor îi ajută pe oamenii de ştiinţă să înţeleagă de ce au loc aceste modificări ale metaboliţilor - de exemplu, ce enzime sau alte proteine determină aceste modificări.
În unele cazuri, perturbarea acestor mecanisme ar putea ajuta la combaterea cancerului.
Baza de date CAMP creată de oamenii de ştiinţă este menită să faciliteze astfel de analize, şi este cea mai mare colecţie de date, reuşită vreodată, privind nivelurile de activitate a metaboliţilor şi a genelor în probele de tumori primare.
Cu toate acestea, crearea ei a reprezentat o provocare serioasă pentru cercetători.
„Metodele utilizate în studiile privind metaboliţii au fost mult mai puţin standardizate decât metodele utilizate, de exemplu, în studiile de secvenţiere a ARN-ului", a declarat dr. Krumsiek.
„Se întâmplă adesea ca două studii diferite privind metaboliţii cancerului să nu măsoare acelaşi set de metaboliţi şi chiar şi metaboliţii care sunt măsuraţi în ambele studii vor avea uneori nume diferite în seturile de date", a explicat el.
După ce au aliniat minuţios caracteristicile disparate ale seturilor de date individuale, cercetătorii au urmărit indicii despre mecanismele largi ale cancerului, căutând relaţii genă-metabolit care erau proeminente în toate tipurile de cancer acoperite în baza de date.
Oamenii de ştiinţă au găsit un model, care era de aşteptat: unii metaboliţi au fost puternic corelaţi cu genele care codifică enzime şi alte proteine cu rol în producerea metaboliţilor sau în reglarea nivelului acestora.
Identificarea genelor care controlează nivelurile de metaboliţi asociaţi cu cancerul poate ajuta la investigaţii suplimentare privind posibilele roluri ale acestor metaboliţi în apariţia cancerului, a menţionat dr. Krumsiek.
În celălalt model proeminent descoperit de echipă, unii metaboliţi au fost puternic legaţi de activităţile unor seturi largi de gene - gene care nu sunt în mod clar legate de producţia şi procesarea metaboliţilor.
Analizând îndeaproape genele implicate, cercetătorii şi-au dat seama că acest model reflectă probabil prezenţa celulelor imune, care se infiltrează în mod obişnuit în tumorile solide.
„Se pare că celulele imune au un impact masiv asupra profilurilor de metaboliţi din aceste mostre de tumori", a declarat dr. Krumsiek.
Rezultatele subliniază importanţa înţelegerii contribuţiilor diferitelor tipuri de celule din probele de tumori, a adăugat el.
Echipa intenţionează acum să treacă la tehnici mai avansate care pot „cartografia" activitatea genelor şi nivelurile de metaboliţi în locaţii precise în eşantioanele tumorale.
Lucrarea a fost publicată la 19 iunie, în Nature Metabolism.
