Nowe badanie pokazuje, że cząsteczkowy element budulcowy wielu białek zwierzęcych, aminokwas walina, odgrywa kluczową rolę we wzroście nowotworów obserwowanym w ostrej białaczce limfoblastycznej z limfocytów T.
Badanie prowadzone przez naukowców z NYU Langone Health, Wydziału Patologii oraz Centrum Raka Laury i Isaaca Perlmuttera wykazało, że geny zaangażowane w zużywanie waliny w komórkach były bardziej aktywne w rakowych limfocytach T niż w normalnych limfocytach T.
Zablokowanie tych genów powiązanych z waliną nie tylko doprowadziło do zmniejszenia waliny w limfocytach T krwi białaczkowej, ale także zatrzymało wzrost tych komórek nowotworowych w laboratorium. Tylko 2% rakowych komórek T pozostało przy życiu.
Co więcej, eksperymenty sugerowały, że zmiany (mutacje) w kodzie DNA genu NOTCH1, najczęściej obserwowane u pacjentów, u których rozwinęła się białaczka, sprzyjają wzrostowi raka częściowo poprzez zwiększenie poziomu waliny.
Opublikowano w czasopiśmie Nature online 22 grudnia 2021 r. Badania obejmowały eksperymenty na ludzkich komórkach białaczkowych hodowanych w laboratorium, a także przeszczepianych myszom, u których następnie rozwija się ten nowotwór, który ma swoje źródło w białych krwinkach w szpiku kostnym.
Dalsze eksperymenty wykazały, że karmienie myszy chorych na białaczkę dietą o niskiej zawartości waliny przez trzy tygodnie przerwało wzrost guza. Dieta zmniejszyła również krążące komórki nowotworowe krwi o co najmniej połowę, a w niektórych przypadkach do niewykrywalnego poziomu. Natomiast ponowne wprowadzenie waliny do diety doprowadziło do progresji raka.
„Nasze badanie potwierdza, że ostra białaczka limfoblastyczna z limfocytów T jest całkowicie zależna od podaży waliny i że niedobór waliny może zahamować postęp tego nowotworu” – mówi współprowadzący badanie dr Palaniraja Thandapani, doktor habilitowany w NYU Grossman School of Medicine i jego Centrum Onkologiczne Perlmuttera.
Zespół badawczy planuje w przyszłym roku przetestować, czy diety ubogie w pokarmy bogate w walinę, takie jak mięso, ryby i fasola, są skutecznym sposobem leczenia osób z rakiem. Diety o niskiej zawartości waliny są łatwo dostępne, mówi Tandapani, ponieważ są już stosowane w leczeniu zaburzeń równowagi kwasowej w organizmie związanych z zaburzeniami genetycznymi, które wpływają na metabolizm jelit.
Starszy badacz badania, dr Iannis Aifantis, mówi, że projekt badania prawdopodobnie połączy terapię dietetyczną z wenetoklaksem, lekiem już zatwierdzonym do stosowania w Stanach Zjednoczonych w przypadku większości innych rodzajów białaczki.
Kombinacja leków jest ważna, mówi, ponieważ takie ograniczenia dietetyczne nie są prawdopodobnie trwałe w dłuższej perspektywie. Wynika to ze znanego potencjału wyniszczenia mięśni i uszkodzenia mózgu spowodowanego długotrwałym niedoborem waliny.
„Nasze podejście kliniczne polegałoby na stosowaniu diet o niskiej zawartości waliny w celu zmniejszenia liczby limfocytów T z ostrą białaczką limfoblastyczną do poziomu tak niskiego, że leki mogłyby wtedy skutecznie opóźnić progresję raka” – mówi Aifantis, profesor Hermann M. Biggs i przewodniczący Wydział Patologii na NYU Grossman and Perlmutter.
Aifantis mówi, że wiele podstawowych elementów budulcowych komórek, w tym białka, nukleotydy i kwasy tłuszczowe, jest potrzebnych do rozwoju i rozprzestrzeniania się raka. Co najmniej pół tuzina innych aminokwasów, szczególnie wysoki poziom lizyny, ma związek z nowotworami, ale ich dokładna rola pozostaje nieznana. Ostrzega, że same strategie żywieniowe w leczeniu raka były wypróbowywane od dziesięcioleci z niewielkimi dowodami naukowymi na jakiekolwiek korzyści. Mówi, że potrzebne są dalsze badania, w tym planowane przez zespół badanie kliniczne, zanim można będzie zalecić jakiekolwiek wytyczne dotyczące leczenia.
American Cancer Society szacuje, że ponad 1500 Amerykanów, głównie dzieci, umiera każdego roku z powodu ostrej białaczki limfoblastycznej z limfocytów T. Kolejne 5000 zostanie nowo zdiagnozowanych. Ten typ raka odpowiada za około jedną czwartą wszystkich białaczek.
Odniesienie:„Poziomy i dostępność waliny tRNA regulują składanie kompleksu I w białaczce” Palaniraja Thandapani, Andreas Kloetgen, Matthew T. Witkowski, Christina Glytsou, Anna K. Lee, Eric Wang, Jingjing Wang, Sarah E. LeBoeuf, Kleopatra Avrampou, Thales Papagiannakopoulos, Aristotelis Tsirigos i Iannis Aifantis, 22 grudnia 2021, Natura .
DOI:10.1038/s41586-021-04244-1
Wsparcie finansowe badania zapewniły granty National Institutes of Health P30CA016087, P01 CA229086 i R01 CA228135; Towarzystwo Białaczki i Chłoniaka; program NYSTEM Departamentu Zdrowia Stanu Nowy Jork; oraz stypendium American Association for Cancer Research Incyte Corporation Leukemia Research Fellowship.
Aifantis jest konsultantem Foresite Labs, firmy inwestującej w opiekę zdrowotną z siedzibą w San Francisco, która ma interesy finansowe w opracowywaniu terapii białaczki. Współbadacz, dr Aristotelis Tsirigos, jest doradcą naukowym Intelligencia.AI w Nowym Jorku, firmie programistycznej, która stosuje uczenie maszynowe do opracowywania leków przeciwnowotworowych. Warunki tych ustaleń są zarządzane zgodnie z zasadami NYU Langone.
Oprócz Thandapani, Aifantis i Tsirigos, inni badacze z NYU Langone zaangażowani w badanie to badacze współprowadzący badania Andreas Kloetgen; Mateusz Witkowski; i Christina Glytsou; i współbadacze Anna Lee; Eric Wang, Jingjing Wang; Sarah LeBoeuf; Kleopatra Awrampou; i Thales Papagiannakopoulos.
