Всем клеткам для жизнедеятельности необходима энергия, но у раковых клеток ввиду активной пролиферативной деятельности потребность в энергии еще больше. Метаболизм раковых клеток – важнейшая часть онкологии и молекулярной биологии, основы чего были заложены в легендарной серии статей Hallmarks of Cancer.
В исследовании, опубликованном в октябре 2019 года в Nature, предоставлены данные о метаболизме лактата в раковых клетках и о том, как это меняет функции макрофагов.
Более 90 лет назад немецкий физиолог Отто Варбург изучал клеточный метаболизм. В то время было известно, что нормальные клетки используют кислород в процессе окислительного фосфорилирования для генерации энергии. Но в процессе изучения раковых клеток оказалось, что они используют другой энергетический путь, гликолиз. Этот феномен был назван "эффект Варбурга" и за его изучение ученый получил Нобелевскую премию в 1931 году.
Лактат, конечный продукт в эффекте Варбурга, долго рассматривался как побочный. Но в последних исследованиях была показана роль лактата в регуляции функций иммунных и стволовых клеток.
В исследовании была использована методика массовой спектрометрии. Именно с ее помощью было определено, что вырабатываемый лактат играет не только метаболическую роль, но и стимулирует новый тип модификации гистоновых белков, участвующих в организации ДНК и экпрессии генов. Ученые назвали это "лактилированием гистонов" (histone lactylation). В работе было продемонстрировано, что лактилирование гистонов изменяет экспрессию генов в макрофагах. При этом они меняют свои про-воспалительные и антибактериальные функции (состояние M1) на противовоспалительные и репаративные (состояние M2). Макрофагальный фенотип M2 важен для антибактериального ответа, но, находясь в опухолевой ткани, он стимулирует ее рост, метастазирование и подавление противоопухолевого иммунитета. Это было дополнительно подтверждено в эксперименте с клетками меланомы и рака легких, когда наблюдалась позитивная корреляция между лактилированием гистонов и активацией онкостимулирующих генов.
Эффект Варбурга касается практически всех раковых клеток, поэтому изучение этого механизма может определить целые новые направления в диагностике и терапии онкологических заболеваний.