Як клітини та імунні клітини людського організму можуть швидко реагувати на фізичні та хімічні зміни в навколишньому середовищі?
Хоча генетичні мутації можуть спричинити зміни властивостей клітини, негенетичні механізми можуть стимулювати швидку адаптацію, у процесі, який широко називають клітинною пластичністю. Пластичність клітин бере участь у фундаментальних біологічних процесах здоров'я і хвороби. Наприклад, пухлинні клітини можуть переходити з високопроліферативного стану в більш інвазивний стан і таким чином сприяти метастазування раку. З іншого боку, під час запалення імунні клітини можуть перетворюватися на клітини, які здійснюють запальну реакцію та сприяють відновленню тканин. Неконтрольоване запалення, яке виходить з-під контролю, може призвести до пошкодження тканин і, зрештою, до септичного шоку.
Група в Інституті Кюрі в Парижі знайшла нового винуватця цих процесів на молекулярному рівні; робота, яка нещодавно була опублікована в науковому журналі природа.
Дослідники виявили, що клітини, відповідальні за утворення метастазів, або імунні клітини, залучені до запалення та скептичного шоку, мають підвищену кількість міді, яка відповідає за зміни пластичності клітин. Цікаво, що мідь поглинається клітинами через білок під назвою CD44 і гіалуронову кислоту, яка також відома як інгредієнт багатьох косметичних засобів. Дослідницька група вже опублікувала в журналі докази поглинання металу CD44 раковими клітинами. Хімія природи. CD44 — це білок, який широко вивчався протягом десятиліть і знаходився в багатьох типах клітин, включаючи клітини імунної системи, ракові клітини, клітини, що беруть участь у загоєнні ран, клітини-попередники еритроцитів і багато іншого. Вчені показали, що мідь, поглинена CD44, накопичується в мітохондріях клітин, які є органелами, відповідальними за виробництво енергії.
Подальша робота поліції з вивчення фундаментальних процесів привела до висновків, що мідь контролює метаболізм у цих мітохондріях, тобто має прямий вплив на виробництво енергії клітиною. Це, у свою чергу, змінює рівні молекул, які називаються метаболітами, які впливають на зчитування генів у клітині. Зокрема, постраждали рівні NAD(H), який є одним із найвідоміших і найважливіших метаболітів, відомих у клітинах людини. Коротше кажучи, ці зміни впливають на те, що клітина може робити і як виглядає, а також впливають на її функцію.
Крім того, вчені розробили новий маленький наркотик-подібна молекула на основі протидіабетичного препарату метформіну, яка може блокувати ці процеси, зв’язуючи та інактивуючи цю мідь. Потім це впливає на виробництво енергії клітиною і, зрештою, на її функцію. У контексті імунних клітин дослідники могли таким чином досягти менш агресивних імунних клітин і послабити запалення на мишачих моделях. Цей новий прототип препарату може врятувати мишей від септичного шоку.
Але це ще не все. Дослідження також показало, що ці фундаментальні процеси, що лежать в основі запалення, також зустрічаються в раку, точніше в молекулярних подіях, які можуть викликати утворення метастазів! Таким чином, цей підхід потенційно може бути використаний для боротьби з метастазами. Оскільки щорічно у світі від септичного шоку помирає понад 11 мільйонів людей, а 90% смертей від раку спричинено метастазами, тепер є велика надія, що це можна розробити в нові ліки, які могли б допомогти багатьом пацієнтам у глобальному масштабі.
Загалом, це дослідження зараз демонструє великі перспективи як на рівні фундаментальних молекулярних досліджень, так і на потенційному клінічному застосуванні. Це також ставить питання про те, скільки міді корисно для нас?
Джерело: Institut Curie
