شناسایی ابعاد پنهان سرطان با ابزارهای زمین شناسی

01

از 03

مسیرهای متابولیک سرطان

این مطالعه حول مفهومی انجام شد که سال‌ها محققان سرطان را به خود مشغول کرده است: متابولیسم.

در شرایط عادی، سلول‌های موجوداتی مانند مخمر و حیوانات از طریق فرآیندی به نام تنفس انرژی تولید می‌کنند که در آن اکسیژن دریافت می‌کنند و دی اکسید کربن آزاد می‌کنند. اما این تنها راه برای بالا بردن قند نیست. به عنوان مثال، کلونی‌های مخمر نانوایی (Saccharomyces cerevisiae)، می‌توانند از طریق تخمیر انرژی تولید کنند، که در آن موجودات بدون کمک اکسیژن، قندها را تجزیه کرده و الکل تولید می‌کنند. این همان فرآیند تولید آبجو است.

کوپف گفت: در انسان، اگر ورزشکاری فراتر از حد هوازی خود عمل کند، ماهیچه‌های او نیز شروع به تخمیر می‌کنند که از اکسیژن استفاده نمی‌کند و یک انرژی سریع به بدن می‌دهد.

همانطور که به نظر می‌رسد، بسیاری از سلول‌های سرطانی نیز از طریق استراتژی مشابهی برای قوی‌تر کردن خود و رشد استفاده می کنند.

دانشمندان مدت هاست که به دنبال راه‌های بیشتری برای ردیابی این تغییرات متابولیک در سلول‌های سرطانی بوده‌اند. مالونی و مشاورش شینینگ ژانگ ایده‌ای را توسعه دادند: ردیابی هیدروژن.

02

از 03

نقش هیدروژن در فرآیندهای سلولی

مالونی اتم‌های هیدروژن را در جلبک‌های جزایر گرمسیری کشف کرد. کار فعلی او از یک منبع بعید الهام گرفته شده است: پدرش که متخصص پوست است.

مالونی گفت: پدرم همیشه سلول‌های سرطانی پوست را از افراد می‌گیرد. من متعجب بودم که چگونه متابولیسم آن سلول‌ها با سلول‌هایی که در کنار آنها رشد می‌کنند، متفاوت است.

برای درک این سوال، دانستن اینکه چگونه هیدروژن در سلول‌ها در وهله اول به جریان می‌افتد، مهم است. در برخی موارد، آن اتم‌ها از آنزیمی که به سختی تلفظ می‌شود، اما بسیار مهم است، به نام نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات (NADPH) می‌آیند. NADPH در میان نقش‌های متعددی که در سلول‌ها دارد، اتم‌های هیدروژن را جمع‌آوری می‌کند و سپس آنها را در فرآیند ساخت اسیدهای چرب به مولکول‌های دیگر می‌فرستد که یک بلوک ساختمانی مهم برای زندگی است.

با این حال، NADPH همیشه از یک مخزن هیدروژن استخراج نمی‌کند. تحقیقات قبلی به رهبری ژانگ و تمرکز روی باکتری‌ها نشان داد که بسته به اینکه آنزیم‌های دیگر در سلول چه می‌کنند، NADPH ممکن است گاهی اوقات از ایزوتوپ‌های هیدروژن متفاوت استفاده کند.

اگر سرطان متابولیسم سلول را دوباره سیم‌کشی کند، آیا می‌تواند نحوه دریافت هیدروژن NADPH را نیز تغییر دهد و در نهایت ساختار اتمی یک سلول را تغییر دهد؟

03

از 03

پنجره‌ای رو به سرطان

برای شروع به کشف این موضوع، محققان کلونی‌های در حال شکوفایی مخمر را در آزمایشگاه‌های پرینستون و CU بولدر بررسی کردند. به‌طور جداگانه، زیست‌شناسان در پرینستون آزمایشی را با کلونی‌هایی از سلول‌های سالم و سرطانی کبد موش انجام دادند. سپس محققان اسیدهای چرب را از سلول‌ها بیرون کشیدند و از دستگاهی به نام طیف‌سنج جرمی برای شناسایی نسبت اتم‌های هیدروژن در داخل استفاده کردند.

سلول‌های مخمر تخمیری که شبیه سرطان هستند، به‌طور متوسط حاوی 50 درصد اتم‌های دوتریوم کمتری نسبت به سلول‌های مخمر معمولی بودند که تغییری شگفت‌آور است. سلول‌های سرطانی کمبود دوتریوم مشابه اما نه چندان قوی از خود نشان دادند.

ژانگ که نویسنده ارشد این مطالعه این مطالعه است، پدر خود را بر اثر سرطان از دست داده است. او امیدوار است که نتایج روزی بتواند به خانواده‌هایی مانند خودش کمک کند.