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No son células cancerosas que consumen nutrientes locamente en los tumores
No son células cancerosas que consumen nutrientes locamente en los tumores. Revoque la cognición centenaria del cáncer: no son las células cancerosas las que consumen locos nutrientes en los tumores, sino las células inmunes.
En la célula, hay dos formas de metabolismo del azúcar: la fosforilación oxidativa mitocondrial y la glucólisis. En células de mamíferos normales, la glucólisis se inhibe en condiciones aeróbicas. La glucólisis es un proceso en el que la glucosa o el glucógeno de las células se descomponen en ácido láctico en condiciones anaeróbicas o hipóxicas, y al mismo tiempo se produce una pequeña cantidad de ATP. Esta forma de metabolismo del azúcar sin oxígeno es muy rápida, pero hará que se desperdicie mucha energía en la glucosa.
Sin embargo, en 1921, el científico alemán Otto Warburg observó un fenómeno extraño: las células cancerosas consumen glucosa a un ritmo muy alto y su glucólisis es extremadamente activa, incluso en condiciones de suficiente oxígeno, las células cancerosas son tan activas como la glucólisis. . Este tipo de glucólisis de las células cancerosas en estado aeróbico también se denomina "efecto Warburg". Otto Warburg también ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1931 por descubrir la oxidasa transferasa de la respiración celular.
En los últimos años, el campo del metabolismo del cáncer se ha disparado, pero estos se basan en el descubrimiento de Otto Warburg hace 100 años: las células cancerosas consumen glucosa a un ritmo muy alto. Durante los últimos 100 años, muchos científicos han planteado varias conjeturas para intentar explicar este peculiar fenómeno. Por ejemplo, algunas personas creen que es causado por una función mitocondrial anormal de las células cancerosas. Sin embargo, los estudios de seguimiento han demostrado que la función mitocondrial de la mayoría de las células cancerosas no se ve afectada.
El 7 de abril de 2021, investigadores del Centro Médico de la Universidad de Vanderbilt en los Estados Unidos publicaron un artículo de investigación titulado: Partición de nutrientes programada por células en el microambiente tumoral en la principal revista académica internacional Nature.
Este estudio muestra que el culpable del consumo de glucosa a alta velocidad por parte del tumor no son las células cancerosas, sino las células no cancerosas en los tejidos tumorales: macrófagos y otras células inmunes. Este descubrimiento ha invertido el modelo de metabolismo del cáncer desarrollado y perfeccionado durante los últimos 100 años y las personas tienen conocimientos básicos sobre el cáncer.
El equipo de investigación dijo que los diferentes tipos de células en el microambiente del tumor consumen diferentes nutrientes de acuerdo con sus procedimientos metabólicos. Este descubrimiento se puede utilizar para desarrollar nuevas terapias contra el cáncer y estrategias de diagnóstico por imágenes.
El efecto Warburg es la base de la tomografía por emisión de positrones (PET) de los tejidos tumorales. Utiliza un radiotrazador de glucosa (FDG) para "iluminar" las células cancerosas de acuerdo con su metabolismo de la glucosa, localizando con precisión las células cancerosas y la organización. Sin embargo, la FDG-PET no siempre proporciona los resultados que esperan los médicos.
Kimryn Rathmell, autora correspondiente del artículo y directora del Departamento de Medicina de la Universidad de Vanderbilt, dijo: “Durante muchos años, he sentido curiosidad por los resultados de las tomografías por emisión de positrones. Según mi experiencia biológica, el cáncer de riñón que estoy estudiando debería estar en PET. Se destaca en las imágenes de escaneo, sin embargo, de hecho, no es brillante en la mayoría de los casos ".
Ahora, ya sabemos que los tejidos tumorales no son todos células cancerosas, sino también muchos tipos de otras células, como las células inmunes. Por lo tanto, Kimryn Rathmell y otros comenzaron a pensar en una pregunta: ¿No son las células tumorales las que consumen glucosa a alta velocidad en los tumores? ¿Como resultado, las imágenes de PET son inexactas?
Para verificar esta pregunta, Bradley Reinfeld del grupo de investigación de Kimryn Rathmell y Matthew Madden del grupo de investigación de Jeff Rathmell llevaron a cabo más investigaciones.
De izquierda a derecha: Kimryn Rathmell, Bradley Reinfeld, Matthew Madden, Jeffrey Rathmell
Su método de investigación es simple: use un trazador PET en ratones con tumores, luego separe los tejidos tumorales, use proteínas marcadoras de la superficie celular y citometría de flujo para dividir los tumores en varios tipos de células, y luego detecte la radiactividad en las células.
Utilizaron dos trazadores de PET diferentes, uno para rastrear la glucosa y el otro para rastrear la glutamina, y usaron seis modelos de tumores diferentes, incluidos el cáncer colorrectal, el cáncer de riñón y el cáncer de mama. Verificado. Los resultados mostraron que en cada caso, las células inmunes mieloides (principalmente macrófagos) absorbieron la mayor cantidad de glucosa, seguidas de las células T y las células cancerosas. Por el contrario, las células cancerosas absorbieron la mayor cantidad de glutamina. Muestra que esta situación es común en diferentes tipos de tumores.
El equipo de investigación descubrió además que la absorción de glucosa y glutamina difiere en diferentes tipos de células, no por la falta de estos nutrientes, sino por vías de señalización específicas.
Durante 100 años, las personas siempre han creído que existe una competencia metabólica entre las células cancerosas y las células inmunes en el microambiente del tumor, y las células cancerosas pueden consumir glucosa a alta velocidad, lo que hace que las células inmunes no puedan obtener suficiente glucosa y, por lo tanto, no puedan para desempeñar el papel de matar las células cancerosas.
Sin embargo, este estudio muestra claramente que el suministro de nutrientes en los tejidos tumorales no está restringido. De hecho, las células están programadas para consumir nutrientes específicos y existe un mecanismo de distribución de nutrientes: las células cancerosas absorben glutamina y ácidos grasos, y las células inmunes absorben glucosa.
Este estudio confirmó que el culpable del consumo de glucosa a alta velocidad por parte del tumor no son las células cancerosas, sino las células no cancerosas en los tejidos tumorales: macrófagos y otras células inmunes, que anuló el modelo de metabolismo del cáncer desarrollado y perfeccionado durante los últimos 100 años y percepción de las personas sobre el cáncer. Cognición básica.
Más importante aún, este estudio reveló que diferentes células en el microambiente del tumor tienden a absorber diferentes nutrientes, lo que ayuda a desarrollar más terapias dirigidas específicas y también explica los resultados inexactos de las imágenes de FDG-PET. , Señaló la dirección para el desarrollo de una nueva tecnología de imágenes PET.