Некоторым разновидностям глиобластомы нужен готовый серин, чтобы не тратить на его синтез глюкозу.

Многие противораковые лекарства бьют непосредственно по раковым клеткам, например, сильно повреждая их ДНК или подавляя её синтез и тем самым запрещая клеточное деление. Есть и другие, обходные способы испортить жизнь раку: например, можно простимулировать иммунитет, в чьи задачи входит уничтожение злокачественных клеток. Или же можно устроить им дефицит соединений, важных для обмена веществ. У метаболизма злокачественных клеток есть много особенностей, которых нет у клеток здоровых, поэтому на метаболизм злокачественных клетки можно подействовать так, чтобы не слишком обеспокоить здоровые ткани.

Клетки глиобластомы в лабораторной культуре. (Фото: Alex Gray / Welcome Collection) 

В недавней статье в Nature говорится о том, что здоровые клетки и клетки глиобластомы, одного из видов опухолей мозга, по-разному пользуются глюкозой. Мы знаем, что глюкоза – один из главных источников энергии, особенно для мозга. Но её роль этим не ограничивается. Одна из промежуточных молекул, образующихся при расщеплении глюкозы, идёт на синтез аминокислоты серина. Серин входит в состав белков, но, кроме того, в нервной системе он влияет на работу нейромедиаторов, служа модулятором нейронных импульсов. Кроме того, некоторые аминокислотные нейромедиаторы тесно связаны с циклом Кребса. Реакции цикла Кребса, во-первых, входят в цепь энергетического обмена веществ, а во-вторых, служат источником соединений, которые нужны для разных других биохимических процессов. В цикл Кребса входят остатки от разных «топливных» соединений, и от глюкозы в том числе. То есть глюкоза важна не только как источник энергии, но и как ресурс для получения молекул, необходимых в передаче нервных сигналов.

В исследовании участвовали пациенты, которым должны были хирургически удалять глиобластомную опухоль. Им давали глюкозу, в которой обычные атомы углерода были замещены изотопами ¹³С. Будучи стабильным изотопом, ¹³С не радиоактивен, но зато с его помощью можно узнать, в какие метаболические пути отправилась глюкоза. Опухоль больным удаляли вместе с небольшими участками здоровой ткани вокруг неё, и в нормальных клетках углерод из глюкозы шёл туда, куда было описано выше, то есть в цикл Кребса и в синтез серина. А вот у глиобластомных клеток большое количество углеродов из глюкозы обнаруживалось в нуклеотидах, которые, как известно, служат строительными блоками для нуклеиновых кислот.

В следующих экспериментах образцы человеческой глиобластомы пересаживали мышам, у которых метаболические пути можно было проследить в течение длительного времени. И тут углеродные атомы из глюкозы в раковых клетках тоже шли в нуклеотиды, а именно в те из них, в которых есть пуриновые азотистые основания, то есть аденин (А) и гуанин (G). В их синтезе нужен углевод рибоза, а рибоза получается из глюкозы. Повышенная потребность в нуклеотидах у раковых клеток понятна: во-первых, они очень активно делятся, а делиться без удвоения ДНК нельзя, во-вторых, нужно постоянно исправлять дефекты в геноме, которые у раковых клеток возникают чаще, чем у здоровых. Хотя злокачественное перерождение случается из-за мутаций, их избыток вредит самим раковым клеткам. И уж тем более им нужно активно ремонтировать ДНК, когда их обрабатывают лекарствами, её повреждающими.

Но если глюкоза оттягивает на себя синтез нуклеотидов, то на серин её уже не хватит. И действительно, эксперименты с меченым серином показали, что глиобластомные клетки просто берут его готовым извне. А что, если готового серина окажется мало? Исследователи кормили мышей с глиобластомой кормом с пониженным содержанием серина, и в таких условиях раковым клеткам пришлось часть глюкозы всё-таки выделить под синтез серина – в ущерб синтезу нуклеотидов. В результате опухоли росли медленнее, и этот эффект значительно усиливался, когда на них действовали химио- и радиотерапией. Правда, так происходило не со всеми глиобластомами – среди них были такие, которые вообще предпочитали синтезировать собственный серин из глюкозы, и от готового серина зависели мало. Глиобластома, как пишет портал Nature, один из самых разнообразных раков, у неё много подтипов, и если иметь в виду сериновое голодание как способ усилить терапию, то нужно быть уверенным, что мы имеем дело с той разновидностью, которой нужен готовый серин. Но если учесть, что глиобластома ещё и один из самых опасных раков, который в большинстве случаев возвращается после лечения, то тут важен любой способ, который поможет сдержать её хотя в некоторых случаях. Возможно, эффект здесь будет больше, если лишать глиобластомные клетки заодно и других важных для них веществ: так, несколько лет назад мы рассказывали, что глиобластомы начинают себя плохо чувствовать, если вокруг становится мало холестерина.