Ученые Медицинского колледжа Университета Иллинойса в Чикаго (University of Illinois at Chicago) открыли уникальную особенность раковых клеток в животной модели рака. Они считают, что она может быть использована в качестве мишени для разработки новых стратегий лечения целого ряда онкологических заболеваний.

Профессор биохимии и молекулярной
генетики Ниссим Хай (Nissim Hay).
(Фото: University of Illinois at Chicago)

Фермент, метаболизирующий глюкозу, необходимый для роста опухоли, присутствует в высоких концентрациях в раковых клетках, но в очень малых концентрациях в нормальных взрослых тканях. Удаление гена этого фермента останавливает рост раковых опухолей у лабораторных мышей, не вызывая неблагоприятных побочных эффектов, сообщают Нисcим Хай (Nissim Hay), профессор биохимии и молекулярной генетики UIC, и его коллеги в журнале Cancer Cell.

Таргетинг метаболизма глюкозы в терапии рака – без негативных последствий для всего организма – всегда был «сомнительной» стратегией, говорит профессор Хай. Но он и его коллеги показали, что фермент метаболизма глюкозы гексокиназа-2 (HK2) может быть почти полностью удален из организма взрослых мышей, не затрагивая нормальных метаболических функций и продолжительности жизни.

Фермент гексокиназа-2 в изобилии присутствует в тканях эмбриона, но отсутствует в большинстве клеток взрослого организма, где его роль в обмене веществ берут на себя родственные ему ферменты. Одним из изменений, которые помечают клетку как раковую, является экспрессия этого эмбрионального фермента. Профессор Хай и его коллеги показали, что эмбриональная версия необходима раковым клеткам для роста и размножения и что ее удаление останавливает рост опухоли.

Исследователи вывели штамм мышей, у которых можно «выключить» или удалить ген HK2 во взрослом состоянии, и установили, что у этих мышей не могли развиваться и сохраняться раковые опухоли легких и молочной железы, но во всем остальном такие животные оставались совершенно нормальными и здоровыми.

«Мы системно удалили ген HK2 у этих мышей, и они живут уже более двух лет. Продолжительность их жизни такая же, как и у нормальных животных», – говорит Хай.

В экспериментах на клетках человеческого рака легких и молочной железы полное удаление гексокиназы-2 приводит к остановке роста клеток.

«Мы считаем, что процесс, который мы использовали, чтобы удалить ген HK2, не является абсолютно совершенным, и у таких мышей должен оставаться некоторый низкий уровень HK2. Но он, кажется, достаточен для клеток, использующих HK2, а терапевтический эффект на опухоли у таких мышей стабилен».

Профессор Хай полагает, что гексокиназа-2 участвует в создании строительных блоков ДНК раковых клеток, которые нуждаются в большом количестве всех клеточных компонентов, поскольку быстро делятся. Без HK2 раковые клетки не могут создать достаточного количества ДНК для новых клеток и поэтому рост опухоли останавливается.

Оригинальная статья Hexokinase 2 Is Required for Tumor Initiation and Maintenance and Its Systemic Deletion Is Therapeutic in Mouse Models of Cancer