«Генетической информации часто недостаточно, чтобы определить, станет ли клетка злокачественной; вы также должны учитывать физиологию клетки и биоэлектрические сигналы, которые она получает от других тканей. Это имеет огромное значение для диагностических технологий, а также для нашего базового понимания роли генетики и физиологии в онкологии », – сказал Майкл Левин, Ph.D., Ванневар Буш, профессор биологии и автор статьи в журнале Oncotarget, в которой описывается исследование. Газета появилась в сети перед выходом в печать 1 мая.
«Эти данные также предполагают ряд способов, которыми мы можем предотвратить, обнаружить и лечить рак», – добавил Левин, – «например, используя препараты ионного канала -« электроакевтики »- для нацеливания на биоэлектрическое состояние удаленных участков тела.
Агенты ионного канала, такие как противоэпилептические препараты, уже одобрены для использования людьми. "
Левин и Брук Т. Чернет, к.D., вводили головастикам Xenopus laevis онкогены, связанные со многими видами рака человека. Онкогены вызвали образование опухолевидных структур в этих местах.
Исследование Левина и Чернета показало, что частота образования опухолей может быть значительно снижена за счет неправильной экспрессии гиперполяризующих ионных каналов, которые контролируют ток через клеточную мембрану, даже если эти электрические сигналы исходят далеко от экспрессирующих онкоген клеток. «Эти далекие биоэлектрические сигналы подавляли рост опухоли, несмотря на сохраняющийся высокий уровень онкогенного белка в клетках», – сказал Чернет, бывший докторант в лаборатории Левина.
Дальнейшее исследование показало, что подавляющие опухоль эффекты гиперполяризации регулируются механизмом с участием бутирата короткоцепочечных жирных кислот и его мишени, фермента гистондеацетилазы. У людей бутират вырабатывается в толстой кишке в результате естественной бактериальной ферментации углеводов, и было показано, что бутират защищает от колоректального рака. Чтобы подтвердить, что бактериальный бутират также участвует в регулировании образования отдаленных опухолей у головастиков, исследователи ввели антибиотики; они обнаружили, что препараты действительно снижают выработку бутирата и тем самым останавливают подавление опухоли на основе мембранного напряжения.
Программирование бактерий для предотвращения опухолей
«Наше исследование раскрывает многообещающую связь между микробиомом и раком, которая контролируется изменениями в биоэлектрической передаче сигналов, а также открывает захватывающие возможности для биомедицины. Представьте себе бактерии, которые метаболически запрограммированы на выработку уровня бутирата, необходимого для предотвращения опухолей », – сказал Левин.
Расстояние, на котором можно прогнозировать и контролировать канцерогенез, рассматривалось в нескольких более ранних исследованиях, в том числе в работе Левина и его коллег.
Левин и Чернет показали, что аберрантные биоэлектрические свойства ткани указывают на место, где могут образовываться опухоли, и что рост, подобный меланоме, может быть вызван биоэлектрической передачей сигналов инструкторных клеток вдали от меланоцитов. Два биолога говорят, что необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, происходит ли такая передача сигналов в моделях рака у млекопитающих и на каком расстоянии.
Биологов Тафтса также заинтриговал вопрос о том, выделяют ли раки биоэлектрическую информацию, которую можно обнаружить на расстоянии от самих опухолей. «Заманчиво предположить, что сигнальные соединения дальнего действия являются двунаправленными, – говорит Левин.