Privarea tumorilor maligne de arginină ar putea să le facă mai vulnerabile la răspunsul imunitar natural al organismului.
Arginina este un aminoacid produs în mod natural de organismul uman şi abundă în alimente precum peştele, carnea şi nucile pe care le consumăm. Dar, după cum arată o cercetare recentă din Science Advances, arginina este un nutrient esenţial şi pentru celulele canceroase.
Cercetătorii de la Laboratorul de Biologie a Sistemelor de Cancer, de la universitatea Rockefeller, din New York (SUA) au descoperit că, într-o varietate de cancere umane, acest aminoacid devine limitat, determinând aceste celule să caute o soluţie genetică inteligentă: atunci când nivelul de arginină scade, ele manipulează proteinele de care dispun pentru a absorbi mai eficient arginina şi alţi aminoacizi. Şi, în mod remarcabil, în încercarea de a continua să crească, ele induc mutaţii care le reduc dependenţa de aceasta.
„Este ca şi cum ai avea un set de Lego şi ai încerca să construieşti un model de avion fantezist şi ai rămâne fără piesele potrivite", spune primul autor alstudiului Dennis Hsu, în prezent medic-cercetător la UPMC Hillman Cancer Center din Pittsburgh, Statele Unite.
„Singura modalitate de a construi în continuare avionul ar fi dacă aţi avea modifica designul avionului în aşa fel încât să nu necesite piesele lipsă", spune cercetătorul.
Legătura arginină-cancer
La nivel celular, arginina joacă un rol într-o varietate de procese, de la eliminarea deşeurilor de azot până la sinteza proteinelor. Este, de asemenea, unul dintre puţinii aminoacizi despre care s-a demonstrat că reglează modul în care celulele imunitare reacţionează la cancer şi la alte tipuri de declanşatori imunologici, explică Hsu.
Deficitul său, de exemplu, este legat de ţesuturile inflamate în cazul persoanelor cu boala Crohn, colită ulcerativă, boli inflamatorii intestinale sau o infecţie cu H. pylori, ale căror ţesuturi pot avea niveluri scăzute de arginină.
Dacă persoanele cu aceste afecţiuni nu se tratează, ele prezintă un risc mai mare de a dezvolta cancer de stomac sau de colon.
Cercetătorii au descoperit legătura dintre arginină şi cancer în cadrul unui studiu mai amplu asupra codonilor, triplete de baze ADN care conţin fiecare reţeta (informaţia) pentru producerea unui singur aminoacid.
Parcurgând Atlasul Genomului Cancerului, Hsu a documentat mii de cazuri de mutaţii ale codonilor, dar unul a ieşit în evidenţă printre toate cancerele: codonii de arginină, care s-au pierdut în timpul mutaţiilor mult mai mult decât ar fi trebuit.
Cancerele de stomac şi colorectal au prezentat cea mai dramatică deficienţă.
„Aceasta a fost o descoperire foarte surprinzătoare, la care nu ne aşteptam”, spune autorii. Cercetătorii nu ştiu cum au apărut scăderile iniţiale de arginină.
„Credem că unele cancere se dezvoltă în condiţii de deficit de arginină şi poartă acest istoric în ADN-ul lor", spune Hsu.
Malnutriţia celulară
Hsu şi coautorii studiului au petrecut luni întregi în laborator cultivând celule canceroase, apoi privându-le de arginină. Pe măsură ce au supus celulele mai multor runde de malnutriţie celulară, celulele canceroase au început să sufere mutaţii pe măsură ce încercau diferite modalităţi de a-şi asigura accesul la o nouă rezervă de substanţe esenţiale pentru alimentaţie.
Nu toate aceste strategii au funcţionat. O metodă de succes a fost creşterea cantităţii de proteine transportoare de aminoacizi, astfel încât celulele să poată absorbi mai eficient arginina şi alţi aminoacizi. Dar chiar şi aceste imitaţii funcţionale aveau tendinţa de a fi surse slabe.
Între timp, erorile se agravau pe măsură ce celulele se replicau, rezultând modificări ale genomului, cum ar fi gene mutante şi proteine deformate.
Într-un alt experiment, Hsu a constatat o creştere a numărului de mutaţii către codoni care produc aminoacizi care erau mai abundenţi în mediul celulelor canceroase. Aceştia au devenit brusc mai apetisanţi pentru celulele canceroase, care păreau să încerce să se descurce cu ceea ce aveau - ca şi cum ar fi trebuit să alcătuiască o masă din câteva elemente care se aflau în frigider, luate la întâmplare.
Legătura dintre un anumit nutrient şi o anumită modificare a ADN-ului prin acest tip de aşa-numită evoluţie dirijată „nu a mai fost raportată până acum din câte ştim noi”, spune Sohail Tavazoie, cel care conduce laboratorul de Biologie a Sistemelor de Cancer de la universitatea Rockefeller.
De la semnal de alarmă, la ţintă
Interesant este că această capacitate de a convinge codonii să facă ceea ce li se cere ar putea duce la distrugerea celulelor canceroase. Asta deoarece, în procesul de a încerca să se menţină în viaţă în timp ce sunt subnutrite, celulele acumulează atât de multe mutaţii încât ar putea începe să arate foarte ciudat pentru sistemul imunitar.
„Avem o grămadă de proteine aleatorii, cu aspect anormal din cauza tuturor mutaţiilor, iar acestea sunt mai susceptibile de a fi recunoscute de sistemul imunitar ca fiind ceva care nu ar trebui să fie acolo”, explică Hsu.
Odată ce au sferit mutaţii profunde, celulele canceroase lipsite de arginină, care ar fi putut să rămână neidentificate de radarul sistemului imunitar, ar putea fi acum vulnerabile în faţa acestuia.
Descoperirile au implicaţii potenţiale pentru imunoterapie.
„Prin înfometarea unei celule canceroase, poate că s-ar putea promova obţinerea de noi mutaţii care pot fi apoi recunoscute de sistemul imunitar", spune Hsu, precizând că acesta ar putea fi următorul pas al cercetării.
