Многие опухоли перестраивают обмен веществ: энергию они получают в основном расщеплением глюкозы и почти не используют митохондрии (клеточные «электростанции», работающие на кислороде). Это явление называют эффектом Варбурга. Российские учёные нашли способ искусственно вернуть митохондриям опухолевых клеток прежнюю работу. Выяснилось, что после этого клетки делятся медленнее.
Инструментом стал фермент Grubraw, название которого читается как Warburg задом наперёд. Его ген встраивают в клетку, и фермент доставляется в митохондрии. Там он превращает D-аланин в пируват — вещество, которым митохондрии «топят» выработку энергии. Добавление D-аланина работает как выключатель: исследователи сами решают, когда запустить процесс.
После включения фермента клетки начинали потреблять больше кислорода, окислительный обмен усиливался, а деление замедлялось. Так происходило в большинстве изученных линий опухолевых клеток. Клетки человеческой меланомы Lu451 с работающим ферментом пересадили мышам с подавленным иммунитетом. Даже частичное восстановление работы митохондрий заметно сказалось на росте опухоли.
Учёные также проследили, что происходит внутри клеток. Когда митохондрии работали активнее, слабели гены, управляющие клеточным циклом, делением и удвоением ДНК. Значит, связь действует в обе стороны: быстрое деление меняет обмен веществ, а состояние митохондрий может сдерживать деление. Обнаружилась и защитная реакция: часть пирувата клетки выбрасывали наружу, чтобы сохранить привычный режим.
«Мы показали, что митохондриальный метаболизм может выступать не просто источником энергии для клетки, а активным регулятором ее деления», — говорит руководитель исследования, генеральный директор Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА России Всеволод Белоусов.
Пока это инструмент для исследований, проверенный на клетках и мышах, а не лекарство. Следующий шаг — найти молекулярный сигнал, который идёт из митохондрий в ядро и приглушает гены деления. В работе участвовали ФЦМН ФМБА, РНИМУ им. Н. И. Пирогова, ИБХ РАН, НИЦ LIFT и другие организации. Исследование поддержано Российским научным фондом.
