System Incucyte® jest przykładem techniki, która oferuje możliwość obserwacji i ilościowego określania biologii komórek nowotworowych w czasie, w całkowicie niezakłócony sposób.
Pobierz ten dokument, aby odkryć aktualne trendy badawcze w siedmiu cechach raka.
Zobacz Whitepaper
treść sponsorowana
postęp w ukierunkowaniu szlaków metabolicznych w raku
Dwa główne szlaki metaboliczne przyciągnęły większość uwagi w badaniach nad rakiem, do tej pory: metabolizm glukozy poprzez glikolizę i glutaminę w cyklu Krebsa (TCA). Glukoza jest ważnym ogniskiem, ponieważ jest chętnie przyjmowana przez wiele nowotworów, czego dowodem jest zastosowanie glukozy jako znacznika w pozytonowej tomografii emisyjnej (PET). Jednak naukowcy nadal nie do końca rozumieją rolę obu szlaków w patogenezie raka.
„idea, że glukoza stanowi budulec biosyntezy w raku, istnieje od dawna. Chociaż możemy prześledzić, dokąd zmierzają cząsteczki węgla glukozy, nie do końca rozumiemy znaczenie redystrybucji tego węgla w różnych szlakach metabolicznych”, wyjaśnia Anastasiou.
oprócz prób zrozumienia, co glukoza i Szlak glikolityczny robią w raku, naukowcy badają również, jak ingerować w inne szlaki metaboliczne,takie jak metabolizm aminokwasów, aby zapobiec rozwojowi nowotworu2 lub rozprzestrzenianiu się, 3 i nowy nacisk jest skierowany na rolę innych procesów, takich jak biosynteza lipidów i nukleotydów.
być może, jeśli cokolwiek mogłoby być wykorzystane jako plakatowe dziecko potencjału ukierunkowania metabolizmu w terapii nowotworowej, byłby to enzym dehydrogenazy izocyt (IDH), który jest zmutowany w proporcji glejaków i glejaków, muses Anastasiou. „Odkrycie roli zmutowanego IDH było przełomem, ponieważ ugruntowało ideę, że zmiany metaboliczne są nie tylko obserwatorem, ale mogą również samodzielnie napędzać rozwój raka. Co ważne, ponieważ procesy metabolizmu nowotworów są wszechobecne w organizmie, zidentyfikowanie markerów, które wskazywałyby, że pacjent może być podatny na anty-metabolity”, wyjaśnia, „ale w przypadku mutacji IDH problem ten został rozwiązany z góry, ponieważ możliwe jest testowanie mutacji enzymu i automatycznie mamy biomarker do stosowania tych leków ukierunkowanych na IDH. Ale będzie to duże wyzwanie dla ukierunkowania innych procesów metabolicznych-jak właściwie powiązać terapie metaboliczne z łatwo dostępnymi biomarkerami lub testami?”
technologie do badania metabolizmu raka
Na szczęście nowe technologie pozwalają scharakteryzować metabolizm w niespotykanych szczegółach i mogą zapewnić nieinwazyjne opcje wykrywania biomarkerów metabolicznych.
w Cancer Research UK Beatson Institute w Glasgow, David Lewis, PhD, lider grupy Molecular Imaging laboratory rozwija zaawansowane techniki obrazowania PET do badania różnorodnych metabolitów in vivo. „Jeśli spojrzymy na obszar metabolizmu raka, to znacznie więcej niż glukoza, istnieje prawdziwa szansa na zastosowanie technicznych możliwości obrazowania PET do innych rodzajów metabolitów .”
jednym z najbardziej ekscytujących wydarzeń w dziedzinie Lewisa w ciągu ostatniego roku było pojawienie się skanerów PET całego ciała, które zostały zatwierdzone przez FDA, wytwarzają niesamowite obrazy dynamicznych procesów metabolicznych w całym ciele. „Badanie powiązań między guzem a gospodarzem będzie miało zasadnicze znaczenie, ponieważ biopsja wszystkich tkanek w organizmie nie będzie możliwa”, wyjaśnia Lewis. „Dzięki obrazowaniu PET całego ciała możemy jednocześnie wizualizować nowotwór i metabolizm gospodarza, działając w zgodzie, więc może to być bardzo ważny sposób odkrywania terapii nowotworowych i ostatecznie monitorowania ich skuteczności.”
skaner obrazowania medycznego 3D łączy pozytonową tomografię emisyjną (PET) i rentgenowską tomografię komputerową (CT), aby śledzić specjalnie oznakowane leki i substancje, gdy poruszają się po ciele.
jedną z głównych zalet, mówi, Jest to, że PET jest nieniszczącą technologią: „nie musimy brać kawałka tkanki i rozkładać go, możemy patrzeć na niego w jego naturalnym miejscu. A ponieważ patrzymy na radioaktywność, która jest wysoce energetycznym procesem, technologia ta jest bardzo wrażliwa, sprowadzając się do pikomolarnych stężeń metabolitów. Oznacza to, że nie przeszkadzamy systemowi podczas obrazowania go. Inne metody mogą być raczej jak eksperyment wyzwanie – gdzie patrzysz na to, co guz robi z ” obciążenia substratu metabolicznego-podczas gdy z PET możemy spojrzeć na to, co tkanka robi natywnie.”
Lewis chce wykorzystać PET, aby zrozumieć heterogeniczność metaboliczną guzów i jak zmienia się to w czasie. „Mamy kilka fajnych modeli i skupiamy się na raku płuc, ponieważ jest to bardzo heterogeniczna choroba. Oprócz zastosowania fluorodeoksyglukozy, która jest używana w diagnostyce PET, używamy innej cząsteczki o nazwie octan 11C, która jest substratem dla kilku szlaków metabolicznych od utleniania mitochondrialnego do syntezy lipidów de novo, więc pozwoliło nam to oddzielić niektóre z tych procesów przestrzennie w modelach nowotworowych i widzieliśmy prawdziwą różnicę w pobieraniu składników odżywczych.”
jednym z zastosowań tych badań byłoby zidentyfikowanie bogatych metabolicznie lub obfitych regionów nowotworów, które mogą pomóc w dostosowaniu leczenia. Odbywa się to w ograniczonym stopniu za pomocą radioterapii, gdzie obszary niedotlenienia są „malowane” na skanach przed radioterapią z modulacją intensywności. Ale to dopiero początek, mówi Lewis: „jeśli zrozumiemy, jakie są mechanizmy molekularne w różnych heterogenicznych regionach, możemy dopasować te podregiony do być może oporności na radioterapię, lub użyć tych informacji do racjonalnego łączenia terapii.”
jednym z wyzwań, jakim jest kierowanie się fenotypami metabolicznymi lub stosowanie leków ukierunkowanych na metabolizm, jest to, że nie wiemy, jak plastikowe są te procesy. „Nieuchronnie pojawi się pewna odporność na leczenie metaboliczne, ponieważ nowotwory ewoluują z czasem, ale ponieważ możemy wykonać seryjne nieinwazyjne obrazowanie metaboliczne po rozpoczęciu leczenia, możemy monitorować to i odpowiednio dostosowywać terapię.”Ostatecznie mamy nadzieję na zbudowanie zintegrowanego rurociągu diagnostycznego i terapeutycznego, w którym można by to zrobić w zgodzie.
gdzie dalej na metabolizm nowotworów?
chociaż koncepcja celowania w metabolizm komórkowy w raku nie jest nowa, istnieje Odnowiony apetyt na zrozumienie jego zawiłości i wykorzystanie ich poprzez wiele diagnostycznych strategii terapeutycznych. To, co teraz jest potrzebne, mówi Anastasiou, to spojrzenie na problem przez inny obiektyw:
” kiedy rozmawiasz z ludźmi w tej dziedzinie, jest jasne, że sprawy są bardziej skomplikowane, niż się wydają. Wraz z pojawieniem się nowych, ekscytujących technologii jesteśmy lepiej przygotowani na znalezienie racjonalnych sposobów na zrozumienie i wykorzystanie tej złożoności. Dla mnie największym pytaniem jest to, w jaki sposób metabolizm guza i metabolizm gospodarza oddziałują na siebie; jaka jest przyczyna i skutek oraz jakie są sygnały, które umożliwiają tę komunikację? Mam nadzieję, że jeśli ingerujemy w to zjawisko, możemy wyleczyć ludzi z ich nowotworów, ale nawet jeśli nie, wierzę, że znajdziemy sposób na poprawę jakości ich życia.”
1. Warburg, O, et al. üeber den Stoffwechsel der Tumoren. Biochem Z. 1924; 152: 319-344
2. Maddocks, ODK, et al. Głód seryny indukuje stres i zależną od p53 przebudowę metaboliczną w komórkach nowotworowych. Nature 2013; 493: 542-546
3. Knott, SRV, et al. Biodostępność asparaginy reguluje przerzuty w modelu raka piersi. Nature 2018; 554: 378-381
niesamowite wysiłki naukowców i agencji zdrowia publicznego na całym świecie w odpowiedzi na SARS-COV-2 zaowocowały w nagłych przypadkach autoryzacja i szybkie wdrożenie środków zaradczych opartych na przeciwciałach, w tym terapii i szczepionek. Ich skuteczność jest zazwyczaj mierzona w teście neutralizacji, jednak ograniczenia bezpieczeństwa biologicznego sprawiają, że praca z SARS-CoV-2 jest trudna. Przyjrzyjmy się, jak pseudowirus może zaoferować alternatywne narzędzie.
EMBL-EBI ogłosił, że uruchomił integrację genomu z platformą Function and Sequence, lub GIFTS, w styczniu. Umożliwi to naukowcom korzystającym z Ensembl i UniProt dostęp do wszystkich aktualnych danych genomowych i białkowych dla genomów ludzkich i mysich. Technology Networks rozmawiało z naukowcami stojącymi za GIFTS, aby dowiedzieć się więcej.
naukowcy pracują niestrudzenie nad zaprojektowaniem nowych leków i zmianą przeznaczenia istniejących leków na nowy koronawirus SARS-COV-2.
podoba Ci się to, co właśnie przeczytałeś? Podobne treści znajdziesz na stronach społeczności poniżej.
Analysis & Separations Cell Science Drug Discovery
