Blocarea fluxului de calciu în mitocondrii

 Un nou studiu medical a arătat ca blocarea transferului de ioni de calciu (Ca2 +) în mitocondrii este toxic pentru celulele canceroase și afectează creșterea tumorilor în cazul animalelor de laborator, fără a afecta însă celulele normale. Toate celulele folosesc ioni de calciu ca agenți de semnalizare pentru a regla metabolismul și alte funcții celulare.

 Blocarea fluxului de calciu din mitocondrii, care sunt principalii producători de moleculele ATP de energie din celule (molecule utilizate de toate organismele vii pentru a furniza energie în reacțiile chimice), a fost creată o „criză“ de energie din care celulele normale s-ar putea recupera, dar celulele canceroase nu s-ar putea recupera, potrivit studiului menționat.

 Noile descoperiri medicale sugerează faptul că dependența de calciu mitocondrial este o nouă caracteristică a celulelor canceroase, care ar putea fi exploatate pentru a se dezvolta noi terapii specifice de combatere a cancerului, a subliniat autorul principal al studiului, Kevin J. Foskett de la Universitatea din Pennsylvania într-un comunicat de presă. Rezultatele acestui studiu au fost publicate în rapoartele Cell în data de 3 martie 2018.

O criză a energiei celulare

 Mitocondriile sunt compartimente din interiorul celulelor care descompun nutrienții pentru a produce energie sub formă de ATP, pe care o folosesc celule pentru reacțiile biochimice puternice. Lucrările anterioare de laborator ale doctorului Foskett au arătat ca ionii de calciu sunt în mod constant transportați la mitocondrii dintr-un alt compartiment celular, respectiv reticulul endoplasmatic sau ER.

 Acest curs de transfer de calciu între ER și mitocondrii ajută la menținerea producției de ATP printr-un proces metabolic numit fosforilare oxidativă. Proteinele receptoare specializate denumite InsP3R formează canale care traversează membrana ER și permit calciului să curgă într-un mod controlat. Ionii de calciu eliberați din ER se deplasează apoi în mitocondriile adiacente.

 Lucrând cu linii de celule, echipa de cercetare, condusă de Cesar Cardenas, doctor în medicină de la Universitatea din Chile, a folosit un compus care se găsește în bureții de mare, numit XEB, și care inhibă InsP3Rs, împiedicând astfel curgerea calciului de la RE spre mitocondrii. Efectele XEB-ului au fost examinate în liniile celulare derivate din cancerul uman de sân și de prostată, în celulele fibroblaste umane (celule ale țesutului conjunctiv, în formă stelată sau alungită) care au fost transformate în celule canceroase și în celule normale comparabile.

 Atunci când fluxul de calciu din mitocondrii a fost blocat de XEB, atât celulele canceroase, cât și celulele normale au prezentat o „criză bioenergetică“, caracterizată prin producția redusă de ATP și alte semnale de metabolism celular mai lent. Confirmând munca de laborator a doctorului Foskett, celulele normale au supraviețuit acestei crize energetice prin activarea unui mecanism cunoscut sub numele de autofagie. În autofagie sau "auto-hrănire", celulele reciclează componentele celulare pentru a menține nivelurile de energie în condiții de foame sau stres.

 Celulele canceroase au activat, de asemenea, autofagia atunci când fluxul de calciu a fost blocat, dar reacția de auto-alimentare nu a fost suficientă pentru a preveni moartea celulelor canceroase. Alte experimente au arătat că blocarea transferului de calciu în celulele normale le determină să oprească diviziunea acestora, ceea ce reprezintă un răspuns așteptat atunci când energia celulară este redusă. În contrast, celulele canceroase tratate în același fel au continuat să se împartă, dar au suferit moartea celulară în ultima fază de diviziune celulară.

 Folosind un model de melanom (cancer de piele) la cobai, cercetătorii au descoperit ca blocarea activității InsP3R printr-o singură injecție de XEB a redus dimensiunea tumorii cu aproape 60 la sută într-o singură zi, comparativ cu tumorile netratate. Într-o altă serie de experimente pe cobai, specialiștii au constatat că tratamentul cu XEB în fiecare zi timp de o săptămână a redus mărimea melanomului cu 70 la sută comparativ cu tumorile netratate la același animal.

Noi obiective terapeutice pentru tratarea cancerului

 „Studiile noastre sugerează existența unor noi obiective terapeutice complet neașteptate prin care s-ar putea dezvolta anumite medicamente pentru a distruge celulele canceroase care indică eliberarea calciului din ER și absorbția acestuia de către mitocondrii“, a afirmat dr. Foskett.

 „Acest studiu, precum și lucrările anterioare ale altor grupuri de cercetare furnizează dovezi convingătoare că semnalizarea calciului este modificată în celulele canceroase“, a declarat Gregory Monteith, doctor în medicină, de la Universitatea din Queensland, Australia, care nu a fost implicat în studiu.

 „În cazul specific al transferului de calciu din ER la mitocondrii, acum trebuie să dezvoltăm o mai bună înțelegere a proteinelor care pe această cale ar putea fi vizate farmacologic, iar în cazul în care sunt modulate, acest lucru nu va avea efecte substanțiale asupra altor tipuri de celule care ar putea duce la efecte secundare prohibitive“, a mai adăugat dr. Monteith.

 Dr. Foskett și echipa sa lucrează în prezent pentru a proiecta teste de mare viteză bazate pe linia celulară (teste de laborator) pentru a analiza medicamentele potențiale care ar putea afecta unul sau mai multe dintre aceste noi obiective. „Avem, de asemenea, planuri de a colabora cu biologi oncologi pentru a dezvolta o serie de modele animale mai bune pentru a testa ipoteza noastră în diferite tipuri de cancer, pentru a vedea dacă ceea ce am observat în liniile celulare și într-un singur tip de tumoră se mențin în modelele mai robuste" a mai afirmat cercetătorul.

 „Înțelegerea modului în care sunt menținute sau modificate modele de comunicare între celulele canceroase este un domeniu în curs de dezvoltare în domeniul biologiei oncologice“, a declarat Michael Espey, doctor în medicină, în specializarea biologia celulară a cancerului. „Descoperirea că celulele canceroase sunt dependente de fluxul de ioni de calciu din mitocondrii deschide noi căi pentru crearea unor noi tratamente anticancer“ a concluzionat dr. Espey.