がん細胞は協力して困難な状態に耐えます

がん細胞は協力して、環境から栄養素を調達すると研究者が報告しています。

これは、科学者が以前見落としていたが、癌の治療の有望な標的である可能性がある協力的なプロセスです。

「私たちは特定しました 協調的な相互作用 ニューヨーク大学の生物学の准教授であり、研究の上級著者であるカルロス・カルモナ・フォンテーヌは、次のように述べています。 自然。

「腫瘍細胞が活用するメカニズムについて考えることで、将来の治療法に知らせることができます。」

科学者は、癌細胞が栄養素やその他の資源のために互いに競合することを長い間知っていました。時間が経つにつれて、腫瘍は最も強い癌細胞に支配されるため、ますます攻撃的になります。

しかし、生態学者は、特に過酷な条件下で、生物が協力することも知っています。たとえば、ペンギンは、冬の極端な寒さの間に熱を節約するためにタイトな密集を形成し、温度が低下するにつれてハドルが大きくなります。同様に、酵母などの微生物は、栄養素を見つけるために一緒に働きますが、飢starに直面した場合にのみ。

癌細胞も 生命にかかわる腫瘍に繁栄して複製するために栄養素が必要です、しかし、彼らは栄養素が少ない環境に住んでいます。がん細胞が協力してリソースを清掃する可能性はありますか？

癌細胞が協力するかどうかを判断するために、研究者はさまざまな種類の腫瘍からの細胞の成長を追跡しました。彼らが開発したロボット顕微鏡と画像分析ソフトウェアを使用して、彼らは時間の経過とともに何百もの条件下で数百万の細胞をすぐに数えました。このアプローチにより、彼らは、人口の少ない皿から癌細胞が混雑している人々まで、そして環境にさまざまなレベルの栄養素を使用して、さまざまな密度で腫瘍培養を調べることができました。

細胞がアミノ酸を競争的に取り入れることはよく知られています。しかし、研究された癌細胞がグルタミンなどのアミノ酸に飢えている場合、テストされたすべての細胞型は、利用可能な栄養素を獲得するために協力する必要があることを示しました。

「驚くべきことに、アミノ酸の制限は、より大きな細胞集団に利益をもたらすことを観察しましたが、まばらな細胞集団ではなく、これは人口密度に依存する協同プロセスであることを示唆しています」とCarmona-Fontaine氏は言います。

「腫瘍細胞の間で真の協力があったことが本当に明らかになりました。」

皮膚、乳がん、肺がん細胞を使用した追加の実験を通じて、研究者は、癌細胞の栄養素の重要な源は、細胞の外側に潜んでいるオリゴペプチド（アミノ酸の小さな鎖で構成されたタンパク質のピース）に由来すると判断しました。

「このプロセスが協力的になるのは、これらのペプチドをつかんで内部的に摂取する代わりに、腫瘍細胞がこれらのペプチドを遊離アミノ酸に消化する特殊な酵素を分泌することを発見しました」とカルモナフォンテーヌは説明します。

「このプロセスは細胞の外側で発生するため、結果は共通の良きになるアミノ酸の共有プールです。」

CNDP2と呼ばれる癌細胞によって分泌される酵素を決定することは、重要な発見でした。研究者は、さまざまな薬物をテストして、腫瘍細胞がオリゴペプチドを遊離アミノ酸に消化しないかどうかを確認することにより、酵素を特定しました。薬物ベストアチンがCNDP2の機能を阻害するが癌細胞に適用された場合、細胞はオリゴペプチドに餌を与えることができず、絶滅に追い込まれました。

研究者たちは、CNDP2が癌細胞に供給する協同プロセスの背後にある要因であることを知っていたので、酵素が欠落しているときに何が起こるかをテストすることができました。

研究者は、腫瘍細胞のCNDP2遺伝子（CNDP2酵素を生成する）を削除するために、遺伝的編集技術CRISPRを使用しました。次に、これらの細胞がマウスでどのように腫瘍を形成したかを調べ、その成長をまだCNDP2遺伝子を運ぶ同一の細胞によって形成された腫瘍と比較しました。

ノックアウト腫瘍の成長は大幅に減少しました。これは、CNDP2の欠失がこれらの栄養素の低い食事を使用してアミノ酸への腫瘍のアクセスを制限すると組み合わせるとさらに顕著になりました。彼らはまた、減らすことができました 腫瘍の成長 これらの食事を臨床で役立つ組み合わせであるBestatinと組み合わせることにより、通常のCNDP2を使用します。

「酵素を分泌し、環境でオリゴペプチドを使用する能力を除去したため、CNDP2のない細胞はもはや協力できず、腫瘍の成長を防ぎます」とCarmona-fontaine氏は言います。

「競争は腫瘍の進化と癌の進行にとって依然として重要ですが、我々の研究では、腫瘍内の協調的相互作用も重要であることが示唆されています。」

研究者たちは、彼らの発見が、がん細胞間の協力を標的とする癌治療に役立つことを望んでいます。「診療所に影響を与える概念的な貢献」とカルモナ・フォンテーヌは言います。

たとえば、この薬物Bestatinは、特に日本では化学療法のアドオンとして、数十年にわたってヒトで安全に使用されてきましたが、それ自体での有効性は限られています。

「このメカニズムをより明確に理解することで、薬物をよりターゲットと効果的にするのに役立つことを願っています」とCarmona-Fontaine氏は言います。

追加の研究著者は、NYUのゲノミクスおよびシステム生物学センターからのものです。 Nyu Langone HealthのPerlmutter Cancer Center;メモリアルスローンケタリングがんセンター。化学糸グリコペプチド;ソルボンヌ大学。

この研究への支援は、国立癌研究所、アメリカ癌協会、ピューチャリブルトラスト、NIH発達遺伝学トレーニング助成金、メモリアルスローンケターのマリージョセクラビスの科学努力、およびニューヨークステムセルファンデーション、およびNIHから来ました。 Nyu LangoneのProteomics LaboratoryとMemorial Sloan Ketteringへのサポート。

ソース： NYU