Descoperirea unui mod surprinzător prin care drojdia utilizată la fabricarea berii poate supravieţui înfometării ar putea deschide calea către noi tratamente pentru cancer.
Descoperirea, realizată de oamenii de ştiinţă de la facultatea de medicină a Universităţii din Virginia şi de colaboratorii acestora de la EMBL din Germania, dezvăluie o adaptare nemaîntâlnită până acum care ajută celulele de drojdie să intre în stare latentă atunci când nutrienţii sunt puţini.
Această capacitate de a hiberna în timpul stresului reflectă capacitatea cancerului de a supravieţui penuriei de nutrienţi care însoţeşte creşterea necontrolată a celulelor canceroase.
Descoperirile neaşteptate ar putea conduce la noi strategii pentru a face celulele canceroase mai vulnerabile la înfometare şi mai uşor de tratat, a declarat cercetătorul Ahmad Jomaa, de la Departamentul de fiziologie moleculară şi fizică biologică al facultăţii de medicină.
Cercetarea a fost publicată în revista Nature Communications.
„Celulele pot lua o pauză atunci când lucrurile devin dificile, intrând într-un somn profund pentru a rămâne în viaţă, apoi, la un moment dat, se pare că-şi revin”, a precizat Jomaa, care face parte din Centrul de fiziologie celulară şi a membranelor din cadrul UVA.
„De aceea trebuie să înţelegem elementele de bază ale adaptării la înfometare şi modul în care aceste celule devin latente pentru a rămâne în viaţă şi a evita moartea”, a explicat el.
Supravieţuirea la stres
S. pombe este o specie de drojdie folosită de secole la fabricarea berii. Dar este, de asemenea, un instrument de cercetare nepreţuit pentru oamenii de ştiinţă datorită asemănării sale cu celulele umane. Înţelegând mai bine S. pombe, ştiinţa poate înţelege mai bine procesele celulare fundamentale atât în celulele sănătoase, cât şi în cele canceroase.
Echipa a descoperit că, atunci când bateriile energetice ale celulelor de drojdie intră în hibernare pentru a evita stresul, acestea se învelesc într-o pătură neaşteptată. Suprafeţele acestor baterii, numite mitocondrii, devin acoperite cu ribozomi inactivi, maşinării celulare care în mod normal produc proteine.
Rămâne un mister de ce aceşti ribozomi inactivi se ataşează de mitocondrii.
„Ar putea exista diferite explicaţii”, spune Simone Mattei, unul dintre cercetătorii care au condus studiul. „O celulă înfometată va începe în cele din urmă să se digere pe sine, astfel încât ribozomii ar putea acoperi mitocondriile pentru a le proteja. De asemenea, s-ar putea ataşa pentru a declanşa o cascadă de semnalizare în interiorul mitocondriilor”, explică cercetătorul.
Echipa a reuşit să vizualizeze modul în care ribozomii se ataşează la mitocondrii până la nivel molecular, utilizând microscopia crioelectronică cu particule unice şi tomografia crioelectronică extrem de puternice.
Ei au fost surprinşi să descopere că ribozomii s-au ataşat „cu susul în jos”, folosind o mică subunitate din anatomia lor. Acest tip de interacţiune nu a mai fost văzut până acum şi ar putea ajuta la descifrarea secretului modului în care celulele intră şi se trezesc din starea de latenţă.
„Ştiam că celulele vor încerca să economisească energie şi să-şi închidă ribozomii, dar nu ne aşteptam ca aceştia să se ataşeze pe mitocondrii cu susul în jos”, a indicat Maciej Gluc, student absolvent în laboratorul lui Jomaa şi coautor al unei noi lucrări ştiinţifice care descrie această descoperire.
Noile constatări ar putea avea implicaţii importante pentru înţelegerea cancerului. Din cauza creşterii lor necontrolate, celulele canceroase se confruntă cu un deficit perpetuu de nutrienţi şi intră adesea în stare de latenţă sau „quiescenţă”, pentru a supravieţui şi a scăpa de detectarea de către sistemul imunitar. Cunoştinţele despre modul în care fac acest lucru ar putea conduce la noi modalităţi de a viza celulele canceroase pentru a îmbunătăţi rezultatele pacienţilor şi a preveni recidivele.
„Pentru etapele următoare, ne propunem să înţelegem nu numai modul în care celulele reglează intrarea în latenţă, ci şi modul în care se trezesc din acest somn profund. Pentru moment, vom folosi drojdia, deoarece este mult mai uşor de manipulat. Acum investigăm acest lucru şi în celulele canceroase cultivate, ceea ce nu este o sarcină uşoară”, a precizat Jomaa.
În cele din urmă, oamenii de ştiinţă speră că cercetarea va pune bazele descoperirii de noi markeri pentru a urmări celulele canceroase latente. Aceste celule nu sunt detectate cu uşurinţă în setările de diagnostic, dar echipa speră că cercetarea va genera mai mult interes pentru a-şi atinge obiectivul.
O mai bună înţelegere a cancerului şi găsirea unor modalităţi inovatoare de tratare a acestuia sunt misiunile principale ale Centrului de cancer UVA, unul dintre cele 57 de centre de cancer recunoscute de către Institutul Naţional de Cancer din Statele Unite. Această desemnare recunoaşte centrele de cancer cu cele mai bune programe de cercetare şi tratament al cancerului din această ţară.
