Cancerceller är svagare när de görs surare
Cancerceller fungerar mindre bra och har mindre förmåga att föröka sig när deras inre miljö görs surare.
Detta var slutsatsen som forskare i USA och Spanien kom till efter att de använde en datormodell för att studera förhållandena som påverkar metaboliska vägar i cancerceller.
Modellen visade att cancerceller behöver en inre miljö som är mer alkalisk än hos friska celler för att deras ämnesomsättning ska fungera korrekt.
Det hjälpte också till att identifiera vissa enzymer som arbetar med en mer alkalisk miljö för att främja cancer.
Resultaten kan leda till nya cancerläkemedel som riktar sig mot dessa molekyler, enligt en artikel som nu publicerats i tidskriften Naturkommunikation.
”Detta arbete är fortfarande väldigt akademiskt”, förklarar studieförfattare Miquel Duran-Frigola, en beräkningskemist vid Institutet för forskning inom biomedicin i Barcelona, Spanien, “men vi tror att några av de identifierade målen är redo att testas i djur, vilket gör att vi kan gå in i mer avancerade prekliniska försök. "
Systembiologi
Studien är ett exempel på den typ av forskning som pågår inom området systembiologi, som använder komplexa datormodeller och big data för att hjälpa oss förstå ”livets organisatoriska principer”.
Forskarna sammanförde en stor mängd biokemiska och genetiska data för att utveckla en molekylär modell av cancercellsmetabolism.
De använde modellen för att utforska svaret från "nästan 2000 metaboliska enzymer" på förändringar i cellens inre pH.
PH-skalan är ett mått på surhet. En sur miljö har lågt pH och en alkalisk eller basisk miljö har högt pH. Ett pH på 7 är neutralt - det är varken surt eller alkaliskt.
Friska celler har en lätt alkalisk inre miljö med ett pH på cirka 7,2. Cancerceller är mer alkaliska och har ett inre pH-värde som är högre än 7,2.
"Genom att rekonstruera och integrera enzymatiska pH-beroende aktivitetsprofiler i cellspecifika genomskaliga metaboliska modeller," noterar författarna, "utvecklar vi en beräkningsmetodik som undersöker hur intracellulärt pH [...] kan modulera ämnesomsättningen."
Lovande resultat
Med hjälp av datormodellen visade teamet att när dess inre förblir i den gynnade alkaliska pH-zonen kan cancercellen sprida sig. Detta tillstånd gynnar också andra funktioner som cellen förlitar sig på, såsom "glykolys och anpassning till hypoxi."
Men ett lägre, surare pH i cancercellen "inaktiverar dessa anpassningar och äventyrar tumörcellstillväxten", noterar författarna.
Teamet använde också modellen för att identifiera metaboliska mål som visade "förutsagda förstärkta cancereffekter" när cancercellens inre miljö blev surare.
Några av målen har redan visat lovande resultat i tester med riktiga bröstcancerceller.
"Att förstå kopplingen mellan metaboliska vägar som fungerar bättre under olika pH-värden kan ge oss en uppfattning om de mekanismer som används av cancer för att överleva vid grundläggande pH."
Miquel Duran-Frigola
