Ćelije raka pluća bolje preživljavaju i pokazuju manje oštećenja ćelija kada su izložene dimu cigarete u eksperimentima ćelijske kulture u poređenju sa nekanceroznim ćelijama pluća. Novo istraživanje tima studenata dodiplomskih studija predvođenih molekularnim biologom Penn State možda je otkrilo kako ćelije raka pluća mogu opstati u dimu. Mehanizam bi mogao biti povezan i sa načinom na koji ćelije raka razvijaju otpornost na farmaceutske tretmane.
Tim je otkrio da protein, koji se eksprimuje na visokim nivoima u nekim ćelijama raka pluća i deluje kao pumpa za transport molekula kroz ćelijsku membranu, potencijalno može da očisti štetne molekule koji dolaze iz dima cigareta. Ovi molekuli, ako se ostave neočišćeni unutar ćelija, mogu dovesti do agregacije proteina koja može oštetiti i na kraju ubiti ćelije pluća.
Rad koji opisuje istraživanje pojavio se u PLOS One.
„Dim cigareta sadrži kancerogena jedinjenja, kao što su ugljovodonici i reaktivne vrste kiseonika i azota, koja mogu oštetiti ćelije na različite načine“, rekla je Marija Krasilnikova, vanredni profesor biohemije i molekularne biologije na Eberli College of Science u Penn State i vodeći autor rada. „Jedan od načina na koji ova jedinjenja mogu oštetiti ćelije je izazivanje pogrešnog savijanja proteina, što može dovesti do stvaranja proteinskih agregata.“
Proteinski agregati mogu zagušiti unutrašnje funkcionisanje ćelije i na kraju dovesti do smrti ćelije, objasnili su istraživači. Ovi agregati su uključeni u nekoliko neurodegenerativnih bolesti, kao što su amiotrofična lateralna skleroza, Alchajmerova i Parkinsonova bolest, kao i u napredovanju raka, emfizemu i hroničnoj opstruktivnoj bolesti pluća.
Istraživači su prvo uporedili nivo agregacije proteina između ćelijske linije raka pluća i nekanceroznih ćelija kada se uzgajaju u kulturi koja je sadržavala kondenzat dima cigareta. Otkrili su da nakon 24 sata izlaganja dimu cigareta, ćelije raka imaju niži nivo proteinskih agregata od nekanceroznih ćelija iz ćelijske linije bubrega majmuna i dve ćelijske linije ljudskih pluća.
„Potom smo pogledali kako su ćelije rasle i preživele u različitim koncentracijama kondenzata dima cigareta tokom sedam dana“, rekla je Krasilnikova. „Neverovatno, ćelije raka mogu nastaviti da rastu u oko 10 puta većoj koncentraciji dima cigareta od nekanceroznih ćelija. Dakle, želeli smo da istražimo kako su ćelije raka bile u stanju da održe ovaj rast u toksičnom okruženju na mehaničkom nivou .“
Istraživački tim se fokusirao na ulogu ćelijske površinske pumpe, nazvane ABCG2, za koju se znalo da je visoko izražena u ćelijskoj liniji raka pluća i takođe je povezana sa rakom dojke.
„Uočili smo da je ćelije raka teško obojati fluorescentnom plavom bojom koju koristimo za bojenje DNK da bi nam pomoglo da vidimo ćelije“, rekla je Krasilnikova. „Pokazano je da ABCG2 ispumpava boju iz ćelija, tako da smo znali da mora biti veoma aktivan u ovim ćelijama i pretpostavili da bi takođe mogao da pumpa kancerogena jedinjenja iz dima cigareta iz ćelija.
Da bi testirao ovu hipotezu, istraživački tim je inhibirao aktivnost ABCG2 u ćelijama raka na dva načina i testirao kako ćelije zatim reaguju na izlaganje dimu cigareta. Koristili su febuksostat, lek koji se koristi za lečenje gihta i poznati inhibitor aktivnosti ABCG2, i, odvojeno, smanjili ABCG2 koristeći genetsku metodu koja se zove interferencija RNK. U oba slučaja, primetili su povećanje agregacije proteina u ćelijama raka kada je ABCG2 bio inhibiran.
„Čini se jasnim da ABCG2 igra važnu ulogu u tome kako su ćelije raka bile u stanju da održe niže nivoe agregacije proteina i bolje rastu i prežive kada su izložene dimu cigareta“, rekla je Krasilnikova. „Mislimo da to mora da radi tako što se kancerogena jedinjenja iz dima cigareta ispumpaju iz ćelija, omogućavajući im da prežive u toksičnom okruženju.
Površinske pumpe ćelija, uključujući ABCG2, takođe su umešane u razvoj rezistencije na više lekova kod karcinoma, verovatno pumpanjem štetnih lekova za hemoterapiju iz ćelija raka.
„Dobro je poznato da pušenje tokom lečenja karcinoma pogoršava prognozu“, rekla je Krasilnikova. „Ovo bi moglo biti zbog zajedničkog mehanizma u ćelijama raka koji im omogućava da bolje prežive u toksičnim sredinama. Naši rezultati sugerišu da je povećanje aktivnosti ABCG2 u ćelijama raka, kao i drugim sličnim pumpama, verovatno jedna od ovih mehanizmi“.
