Hvordan kan celler og immunceller i menneskekroppen reagere raskt på fysiske og kjemiske endringer i miljøet?
Selv om genetiske mutasjoner kan forårsake endringer i egenskapene til en celle, kan ikke-genetiske mekanismer drive rask tilpasning, i en prosess som bredt betegnes celleplastisitet. Celleplastisitet er involvert i grunnleggende biologiske prosesser i Helse og sykdom. For eksempel kan tumorceller skifte fra en svært proliferativ tilstand til en mer invasiv tilstand, og dermed fremme kreftmetastaser. På den annen side, under betennelse, kan immunceller transformeres til celler som utfører en inflammatorisk respons og fremmer vevsreparasjon. Ukontrollert betennelse som kommer ut av hånden kan føre til vevsskade og til slutt septisk sjokk.
En gruppe ved Institut Curie i Paris fant nå en ny synder av disse prosessene på molekylært nivå; arbeid som nylig ble publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Natur.
Forskerne fant at celler som er ansvarlige for metastasedannelse eller immunceller involvert i betennelse og skeptisk sjokk har økte mengder kobber, som er ansvarlig for endringer i celleplastisitet. Interessant nok tas kobber opp i cellene via et protein kalt CD44 og hyaluronsyre, også kjent for å være en ingrediens i mange skjønnhetsprodukter. Det var allerede bevis på metallopptak av CD44 i kreftceller av forskerteamet, publisert tidligere i tidsskriftet Naturkjemi. CD44 er et protein som har blitt mye studert i flere tiår og funnet i mange celletyper, inkludert celler i immunsystemet, kreftceller, celler involvert i sårheling, stamceller til røde blodceller og mange flere. Forskerne viste at kobber tatt opp av CD44 akkumuleres i mitokondrier i cellene, som er organeller som er ansvarlige for energiproduksjon.
Videre politiarbeid med å undersøke de grunnleggende prosessene har ført til funnene om at kobber styrer stoffskiftet i disse mitokondriene, det vil si har direkte effekter på energiproduksjonen til cellen. Dette endrer igjen nivåene av molekyler kalt metabolitter, som påvirker hvordan gener leses i cellen. Spesielt ble nivåene av NAD(H) påvirket, som er en av de mest kjente og viktigste metabolittene kjent i menneskelige celler. Kort sagt, disse endringene har en effekt på hvordan cellen kan gjøre og se ut og påvirker dens funksjon.
Videre utviklet forskerne en ny liten medikament-lignende molekyl, basert på anti-diabetes stoffet metformin, som kan blokkere disse prosessene ved å binde og inaktivere dette kobberet. Dette påvirker da energiproduksjonen til cellen og til slutt dens funksjon. I sammenheng med immunceller kunne forskerne dermed oppnå mindre aggressive immunceller og dempe betennelser i musemodeller. Denne nye medikamentprototypen kan redde mus av septisk sjokk.
Men det var ikke alt. Studien viste også at disse grunnleggende prosessene som ligger til grunn for betennelse også finnes i kreft, nærmere bestemt i molekylære hendelser som kan utløse metastasedannelse! Dermed kan denne tilnærmingen potensielt brukes for å bekjempe metastaser. Siden mer enn 11 millioner mennesker dør av septisk sjokk i verden per år og 90 % av kreftdødsfallene skyldes metastaser, er det nå et stort håp om at dette kan utvikles til nye medisiner, som kan hjelpe mange pasienter på global skala.
Samlet sett viser denne studien nå stort løfte, både på et molekylært grunnleggende forskningsnivå og potensielle kliniske anvendelser. Det stiller også spørsmålet om hvor mye kobber er bra for oss?
Kilde: Institut Curie
