Arginin je aminokiselina koju prirodno proizvodi naša tela i koja je u izobilju u ribi, mesu i orašastim plodovima koje jedemo. Ali kako nedavna istraživanja u Science Advances otkrivaju, arginin je esencijalni nutrijent i za ćelije raka. A izgladnjivanje može potencijalno učiniti tumore ranjivijim na prirodni imuni odgovor tela.
Istraživači iz Laboratorije za sistemsku biologiju karcinoma Sohaila Tavazoiea na Univerzitetu Rokfeler otkrili su da kod raznih oblika raka kod ljudi ova aminokiselina postaje ograničena, što navodi ove ćelije da traže pametno genetsko rešenje: kada nivo arginina padne, manipulišu proteinima koji su im na raspolaganju. efikasnije preuzimaju arginin i druge aminokiseline. I izvanredno, u pokušaju da nastave da rastu, oni indukuju mutacije koje smanjuju njihovo oslanjanje na to.
„To je kao da imate Lego set, i pokušavate da napravite fensi model aviona, a ponestane vam pravih kockica“, kaže prvi autor Denis Hsu, bivši član Tavazoijeve laboratorije, a sada lekar-naučnik u UPMC Hillman Cancer Center u Pitsburgu. „Jedini način da još uvek napravite avion bio bi da ste izmenili nacrte koji ne zahtevaju cigle koje nedostaju.
Na ćelijskom nivou, arginin igra ulogu u raznim procesima, od odlaganja azotnog otpada do sinteze proteina. To je takođe jedna od nekoliko aminokiselina za koje se pokazalo da regulišu kako imunološke ćelije reaguju na rak i druge vrste imunoloških pokretača, kaže Hsu.
Njegov deficit je, na primer, povezan sa zapaljenim tkivom ljudi sa Kronovom bolešću, ulceroznim kolitisom, inflamatornom bolešću creva ili infekcijom H. pilori, čija tkiva mogu imati nizak nivo arginina. Ako se ljudi sa ovim uslovima ne leče, oni imaju veći rizik od razvoja raka želuca ili debelog creva.
Istraživači su otkrili vezu arginina i raka kao deo veće studije o kodonima, trojkama DNK baza od kojih svaka sadrži recept za proizvodnju jedne aminokiseline. Pročešljavajući Atlas genoma raka, Hsu je dokumentovao hiljade slučajeva mutacija kodona, ali jedan se izdvojio među svim vrstama raka: kodoni arginina, koji su izgubljeni tokom mutacija mnogo više nego što je trebalo. Karcinom želuca i kolorektalnog karcinoma pokazao je najdramatičniji nedostatak.
„Ovo je bilo veoma iznenađujuće otkriće koje nismo očekivali“, kaže Tavazoie.
Istraživači ne znaju kako je došlo do početnih kapi arginina. „Mislimo da se neki karcinomi razvijaju u uslovima niskog nivoa arginina i nose ovu istoriju u svojoj DNK“, kaže Hsu.
Hsu i njegovi koautori proveli su mesece u laboratoriji uzgajajući ćelije raka, a zatim im izgladnjivali arginin. Dok su ćelije prolazile kroz višestruke krugove ćelijske pothranjenosti, ćelije raka su počele da mutiraju dok su pokušavale na različite načine da obezbede pristup obnovljenoj zalihama osnovnih prehrambenih proizvoda. Nisu sve ove strategije funkcionisale.
Jedna uspešna metoda bila je povećanje količine proteina transportera aminokiselina kako bi ćelije mogle efikasnije da preuzimaju arginin i druge aminokiseline. Ali čak i ove funkcionalne ispravke su obično bile oskudne izvore. U međuvremenu, greške su se povećavale kako su se ćelije replicirale, što je rezultiralo promenama u genomu kao što su mutirani geni i deformisani proteini.
U drugom eksperimentu, Hsu je otkrio povećanje broja mutacija prema kodonima koji proizvode aminokiseline kojih je bilo više u okruženju ćelija raka. One su odjednom postale privlačnije za ćelije raka, koje kao da pokušavaju da se zadovolje sa onim što su imale – slično tome da sastavljaju obrok od nekoliko nasumičnih predmeta koji se slučajno nalaze u vašem frižideru.
Povezivanje specifične hranljive materije sa specifičnom promenom DNK kroz ovu vrstu takozvane usmerene evolucije „nije prijavljeno ranije, koliko znamo“, kaže Tavazoie.
Zanimljivo je da ova sposobnost da se kodoni privole da izvrše svoje ponude može potencijalno dovesti do uništenja ćelija raka. To je zato što u procesu pokušaja da se održe u životu dok su neuhranjene, ćelije akumuliraju toliko mutacija da mogu početi da izgledaju veoma čudno za imunološki sistem.
„Imate gomilu nasumičnih proteina abnormalnog izgleda zbog svih mutacija, a verovatnije je da će ih imuni sistem prepoznati kao nešto što ne bi trebalo da pripada tamo“, kaže Hsu. Nekada duboko mutirane, ćelije raka izgladnjele argininom koje su mogle da lete ispod radara imunog sistema sada bi mogle da mašu otrcanom crvenom zastavom.
Nalazi imaju potencijalne implikacije na imunoterapiju. „Izgladnjivanjem ćelije raka, možda možete promovisati dobijanje novih mutacija koje onda imuni sistem može prepoznati“, kaže Hsu. „Nismo ovo testirali, ali bilo bi zaista kul stvar probati.“
