Новое исследование: опухоли развиваются из-за нехватки кислорода

Низкий уровень кислорода в клетках может быть основной причиной неконтролируемого роста опухолей, сообщают ученые из Университета Джорджии. Выводы авторов противоречат мнению о том, что генетические мутации провоцируют рост раковых клеток.

Сюй Ин профессор биоинформатики и вычислительной биологии считает, что открытие может кардинально изменить подход к лечению рака. Ученые проанализировали образцы РНК  семи различных типов рака. Они обнаружили, что длительное отсутствие кислорода в клетках может быть одной из ключевых причин роста опухоли.

Предыдущие исследования называли гипоксию фактором канцерогенеза, но не движущей его силой. Высокие показатели заболеваемости раком нельзя пояснить случайными мутациями. Наука биоинформатика, объединившая биологию и вычислительную технику, позволила исследовать рак иначе. Мутации наделяют раковые клетки преимуществами перед здоровыми клетками, однако сами по себе дефекты не приводят к росту опухолей.

Рак в состоянии обхитрить препараты, которые действуют против мутаций. Потому ученые предположили, что дефекты ДНК не могут быть основной причиной рака.

С помощью нового программного обеспечения ученые провели анализ для поиска аномальных экспрессии генов в семи типах рака: молочной железы, почек, печени, легких, яичников, поджелудочной железы и желудка. Интернет-база данных позволяет ученым изучать информацию микрочипов, небольших стеклянных пластинок, содержащих большое количество генетического материала.

Сюй изучал ген HIF1A в качестве биомаркера для определения уровня кислорода в клетках. Оказалось, что во всех раковых клетках уровень HIF1A был повышен, что указывало на снижение уровня кислорода в раковых клетках.

Низкий уровень кислорода в клетке нарушал процесс окислительного фосфорилирования. Клетки используют данный процесс для преобразования пищи в энергию. При снижении уровня кислорода клетки переключаются на процесс гликолиза, чтобы вырабатывать энергию. Гликолиз является менее эффективным способом получения энергии, потому раковые клетки нуждаются в дополнительных уровнях глюкозы для питания. При резком снижении уровня кислорода запускается ангиогенез — процесс создания новых кровеносных сосудов. Новые кровеносные сосуды обеспечивают приток свежей крови и кислорода, потому рост раковых клеток замедляется, но временно.

Когда опухоль получает больше пищи, ее масса растет. Именно потому она ощущает еще большую нехватку кислорода. Клетки испытывают голод и пытаются получить дополнительное питание с помощью новых сосудов. Так замыкается порочный круг.

Новая модель роста рака поясняет развитие лекарственной устойчивости опухолей на протяжении трех-шести месяцев.