Oamenii de ştiinţă de la Universitatea San Francisco (UCSF) au iniţiat o abordare revoluţionară pentru lupta împotriva cancerului folosind celule grase modificate. Prin transformarea grăsimii obişnuite în grăsime brună cu energie ridicată cu ajutorul CRISPR, aceştia au creat un tip de celulă care consumă cu voracitate substanţele nutritive, depăşind şi înfometând tumorile.
Liposucţia şi chirurgia plastică pot părea fără legătură cu tratamentul cancerului, dar au inspirat o nouă abordare revoluţionară.
Cercetătorii americani de la UCSF au dezvoltat o tehnică care utilizează celule adipoase modificate pentru a înfometa tumorile. Folosind tehnologia CRISPR de editare a genelor, ei au transformat celulele adipoase albe obişnuite în celule adipoase „brune” - celule care ard calorii în mod agresiv pentru a genera căldură.
Pentru a le testa eficacitatea, oamenii de ştiinţă au implantat aceste celule adipoase modificate în apropierea tumorilor, la fel cum chirurgii plasticieni transferă grăsimea dintr-o zonă a corpului în alta. Rezultatul? Celulele adipoase modificate au consumat rapid nutrienţi, lipsind celulele tumorale de combustibilul de care au nevoie pentru a supravieţui. Remarcabil, această abordare a funcţionat chiar şi atunci când celulele adipoase au fost plasate departe de locul tumorii la şoareci.
Întrucât metoda se bazează pe proceduri medicale existente, aceasta ar putea deschide calea pentru o tranziţie mai rapidă către utilizarea clinică ca o nouă terapie promiţătoare împotriva cancerului.
„În mod obişnuit, îndepărtăm deja celulele adipoase prin liposucţie şi le punem la loc prin chirurgie plastică”, a declarat într-un comunicat Nadav Ahituv, directorul Institutului UCSF pentru Genetică Umană şi profesor în cadrul departamentului de bioinginerie şi ştiinţe terapeutice. El este autorul principal al lucrării, care apare pe 4 februarie în Nature Biotechnology.
Potrivit acestuia, celulele adipoase pot fi uşor manipulate în laborator şi plasate în siguranţă înapoi în organism, ceea ce le face o platformă atractivă pentru terapia celulară, inclusiv pentru cancer.
Celulele de grăsime brună concurează cu cancerul pentru nutrienţi
Studiile de până acum arată că expunerea la frig poate suprima cancerul la şoareci.
Un experiment remarcabil a arătat chiar că ar putea ajuta un pacient cu limfom non-Hodgkin. Oamenii de ştiinţă au concluzionat că celulele canceroase erau înfometate deoarece frigul activa celulele adipoase brune, care folosesc nutrienţii pentru a produce căldură.
Dar terapia cu frig nu este o opţiune viabilă pentru pacienţii cu cancer cu o sănătate fragilă.
Cercetătorilor de la laboratorul UCSF le-a venit ideea să utilizeze grăsimea brună, gândindu-se că o pot modifica pentru a arde suficiente calorii, chiar şi în absenţa frigului, pentru a priva tumorile de combustibilul de care au nevoie pentru a se dezvolta.
CRISPR deblochează puterea grăsimii brune
Laboratorul UCSF a folosit tehnologia de editare genetică CRISPR pentru a activa gene care sunt latente în celulele albe de grăsime, dar active în celulele brune de grăsime, în speranţa de a le identifica pe cele care ar transforma celulele albe de grăsime în celule de grăsime brună cu un apetit crescut.
S-a evidenţiat o genă numită UCP1.
Apoi, cercetătorii au cultivat împreună celule adipoase brune UCP1 şi celule canceroase în vasele de laborator. Celulele canceroase se aflau în partea de jos, iar celulele adipoase deasupra lor, în compartimente separate care ţineau celulele separate, dar le obligau să împartă substanţele nutritive.
Rezultatele au fost şocante.
„În primul nostru experiment, foarte puţine celule canceroase au supravieţuit. Am crezut că am greşit ceva - eram siguri că a fost o greşeală”, îşi aminteşte Nadav Ahituv. „Aşa că l-am repetat de mai multe ori şi am continuat să vedem acelaşi efect”.
Celulele adipoase brune s-au impus asupra a două tipuri diferite de celule canceroase de sân, precum şi asupra celulelor canceroase de colon, pancreas şi prostată.
Dar cercetătorii încă nu ştiau dacă celulele adipoase brune implantate ar funcţiona într-un context real.
Terapia cu celule grase îşi dovedeşte puterea împotriva mai multor tipuri de cancer
Astfel, oamenii de ştiinţă au apelat la organoizi de grăsime, care sunt aglomerări coerente de lipide (celule grase) cultivate în vase de laborator, pentru a vedea dacă ar putea învinge celulele tumorale atunci când au fost implantaţi lângă tumori la şoareci.
Abordarea a funcţionat împotriva cancerului de sân, precum şi a celulelor canceroase pancreatice şi de prostată. Celulele canceroase au murit de foame în timp ce celulele adipoase au înghiţit toţi nutrienţii disponibili.
Celulele adipoase brune implantate au fost atât de puternice încât au suprimat tumorile pancreatice şi de sân la şoarecii care erau predispuşi genetic să dezvolte cancer. Abordarea a funcţionat chiar şi atunci când celulele adipoase brune au fost implantate departe de celulele canceroase de sân.
Pentru a vedea cum ar funcţiona în ţesutul uman, laboratorul UCSF a colaborat cu dr. Jennifer Rosenbluth, specialist în cancerul de sân la UCSF. care acumulase o bibliotecă de mastectomii de cancer de sân care conţineau atât celule grase, cât şi celule canceroase.
Întrucât sânul are multă grăsime, echipa a putut obţine grăsime de la aceeaşi pacientă, pentru a fi modificată şi cultivată într-un singur experiment cu celulele canceroase ale pacientei respective.
Aceste celule de grăsime brună de la pacientă au învins celulele canceroase de sân în vasele Petri, şi, atunci când au fost implantate împreună, în modele de şoareci.
Ştiind că celulele de cancer au diete preferate, cercetătorii au proiectat grăsimea doar pentru a consuma anumiţi nutrienţi. Anumite forme de cancer pancreatic, de exemplu, se bazează pe uridină atunci când glucoza este rară.
Astfel, au programat grăsimea să mănânce doar uridină şi au învins cu uşurinţă aceste celule canceroase pancreatic, ceea ce sugerează că grăsimea ar putea fi adaptată la preferinţele alimentare ale oricărui tip de cancer.
Celulele adipoase: Viitorul terapiei cu celule vii?
Potrivit laboratgorului UCSF, celulele grase au multe avantaje în ceea ce priveşte terapiile cu celule vii.
Celulele adipoase sunt uşor de obţinut de la pacienţi. Ele cresc bine în laborator şi pot fi modificate pentru a exprima diferite gene şi pentru a-şi asuma diferite roluri biologice. Totodată, ele se comportă bine odată ce sunt repuse în organism, nu se îndepărtează de locul în care au fost implantate şi interacţionează bine cu sistemul imunitar.
Este un record confirmat de decenii de progrese în chirurgia plastică.
„În cazul celulelor adipoase, există mai puţină interacţiune cu mediul înconjurător, astfel încât există foarte puţine riscuri ca celulele să se scurgă prin organism, unde ar putea cauza probleme”, a explicat Ahituv.
De asemenea, celulele grase pot fi programate să emită semnale sau să îndeplinească sarcini mai complicate, iar capacitatea lor de a învinge cancerul chiar şi atunci când nu sunt chiar lângă tumori s-ar putea dovedi nepreţuită pentru tratarea cancerelor greu accesibile, cum ar fi glioblastomul, care afectează creierul, precum şi multe alte boli.
Dincolo de cancer: Potenţialul nelimitat al grăsimii modificate
„Credem că aceste celule ar putea fi, de asemenea, concepute să detecteze glucoza din sânge şi să elibereze insulină, pentru diabet, sau să absoarbă fier în boli în care există exces de fier, cum ar fi hemocromatoza”, a precizat Ahituv, subliniind potenţialul nelimitat al acestor celule.
