Naučnici odavno znaju da mitohondrije igraju ključnu ulogu u metabolizmu i proizvodnji energije ćelija raka. Međutim, do sada se malo znalo o odnosu između strukturne organizacije mitohondrijalnih mreža i njihove funkcionalne bioenergetske aktivnosti na nivou celih tumora.
U novoj studiji, objavljenoj u Nature, istraživači iz UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center koristili su pozitronsku emisionu tomografiju (PET) u kombinaciji sa elektronskom mikroskopijom da bi generisali 3-dimenzionalne mape ultra-rezolucije mitohondrijalnih mreža u tumorima pluća genetski modifikovanih miševa.
Oni su kategorisali tumore na osnovu mitohondrijalne aktivnosti i drugih faktora koristeći tehniku veštačke inteligencije koja se zove duboko učenje, kvantifikujući mitohondrijalnu arhitekturu u stotinama ćelija i hiljadama mitohondrija širom tumora.
Autori su ispitali dva glavna podtipa karcinoma ne-malih ćelija pluća (NSCLC) — adenokarcinome i karcinome skvamoznih ćelija i pronašli različite subpopulacije mitohondrijalnih mreža unutar ovih tumora. Važno je da su otkrili da se mitohondrije često organizuju sa organelama kao što su kapljice lipida kako bi stvorile jedinstvene subćelijske strukture koje podržavaju metabolizam tumorskih ćelija i mitohondrijalnu aktivnost.
Studiju je vodio Mingki Han, Ph.D., postdoktorski istraživač u laboratoriji David Shackelford, Ph.D. Dr Shackelford je član sveobuhvatnog centra za rak UCLA Jonsson i vanredni profesor plućne i intenzivne medicine na Medicinskom fakultetu UCLA David Geffen.
Autori predviđaju da mitohondrijalne populacije u uzorcima raka kod ljudi neće biti međusobno isključive za njihov odgovarajući podtip tumora, već će postojati spektar aktivnosti.
Istraživači kažu da ovi nalazi pružaju ključne informacije o funkciji mitohondrija u ćelijama raka i da mogu dovesti do novih pristupa lečenju raka.
„Naša studija predstavlja prvi korak ka generisanju veoma detaljnih 3-dimenzionalnih mapa tumora pluća koristeći genetski modifikovane modele miša“, rekao je dr Šekelford.
„Koristeći ove mape, počeli smo da stvaramo strukturni i funkcionalni atlas tumora pluća, koji nam je pružio dragocen uvid u to kako tumorske ćelije strukturno organizuju svoju ćelijsku arhitekturu kao odgovor na visoke metaboličke zahteve rasta tumora. Naši nalazi obećavaju da će informisati i poboljšati trenutne strategije lečenja dok osvetljavaju nove pravce iz kojih se cilja rak pluća.“
„Naša studija je otkrila novi nalaz u metaboličkom fluksu tumora pluća, otkrivajući da se njihova preferencija hranljivih materija može odrediti razdvajanjem njihovih mitohondrija sa drugim organelama, bilo oslanjajući se na glukozu („šećer“) ili slobodne masne kiseline („mast“),“ rekao je dr Han.
„Ovo otkriće ima važne implikacije za razvoj efikasnih terapija protiv karcinoma koje ciljaju na preferencije hranljivih materija specifičnih za tumor. Naš multimodalni pristup slikanju nam je omogućio da otkrijemo ovaj ranije nepoznati aspekt metabolizma raka, i verujemo da se može primeniti na druge vrste raka, otvarajući put za dalja istraživanja u ovoj oblasti“.
