Kankercellen zijn zwakker als ze zuurder worden gemaakt
Kankercellen functioneren minder goed en kunnen zich minder vermenigvuldigen als hun interne omgeving zuurder wordt gemaakt.
Dit was de conclusie waar onderzoekers in de Verenigde Staten en Spanje toe kwamen nadat ze een computermodel hadden gebruikt om de aandoeningen te bestuderen die de metabolische routes in kankercellen beïnvloeden.
Het model toonde aan dat kankercellen een interne omgeving nodig hebben die alkalischer is dan die van gezonde cellen om hun metabolisme goed te laten functioneren.
Het hielp ook bij het identificeren van enkele enzymen die werken met de meer basische omgeving om kanker te bevorderen.
De bevindingen zouden kunnen leiden tot nieuwe kankermedicijnen die zich op deze moleculen richten, volgens een artikel dat nu in het tijdschrift is gepubliceerd Nature Communications.
"Dit werk is nog steeds erg academisch", legt co-auteur Miquel Duran-Frigola, een computationeel chemicus aan het Institute for Research in Biomedicine in Barcelona, Spanje uit, "maar we zijn van mening dat sommige van de geïdentificeerde doelen klaar zijn om getest te worden in dieren, waardoor we naar meer geavanceerde preklinische teststadia kunnen gaan. "
Systeembiologie
De studie is een voorbeeld van het soort onderzoek dat gaande is op het gebied van systeembiologie, waarbij gebruik wordt gemaakt van complexe computermodellen en big data om ons te helpen de 'organisatorische principes van het leven' te begrijpen.
De onderzoekers brachten een grote hoeveelheid biochemische en genetische gegevens samen om een moleculair model van het metabolisme van kankercellen te ontwikkelen.
Ze gebruikten het model om de reactie van "bijna 2.000 metabole enzymen" op veranderingen in de interne pH van de cel te onderzoeken.
De pH-schaal is een maat voor de zuurgraad. Een zure omgeving heeft een lage pH en een alkalische of basische omgeving heeft een hoge pH. Een pH van 7 is neutraal - het is niet zuur en ook niet alkalisch.
Gezonde cellen hebben een licht alkalische interne omgeving met een pH van ongeveer 7,2. Kankercellen zijn meer basisch en hebben een interne pH die hoger is dan 7,2.
"Door enzymatische pH-afhankelijke activiteitsprofielen te reconstrueren en te integreren in celspecifieke metabolische modellen op genoomschaal", aldus de auteurs, "ontwikkelen we een computationele methodologie die onderzoekt hoe intracellulaire pH [...] het metabolisme kan moduleren."
Veelbelovende resultaten
Met behulp van het computermodel toonde het team aan dat wanneer de binnenkant in de favoriete alkalische pH-zone blijft, de kankercel zich kan vermenigvuldigen. Deze toestand bevordert ook andere functies waarop de cel vertrouwt, zoals 'glycolyse en aanpassing aan hypoxie'.
Maar een lagere, zuurdere pH in de kankercel "maakt deze aanpassingen onmogelijk en brengt de groei van tumorcellen in gevaar", merken de auteurs op.
Het team gebruikte het model ook om metabole doelen te identificeren die 'voorspelde versterkte antikankereffecten' vertoonden toen de interne omgeving van de kankercel zuurder werd.
Sommige van de doelwitten hebben al veelbelovende resultaten opgeleverd in tests met echte borstkankercellen.
"Als we het verband begrijpen tussen metabole routes die beter werken onder verschillende pH-waarden, kunnen we een idee krijgen van de mechanismen die kanker gebruiken om te overleven bij een basis-pH."
Miquel Duran-Frigola
