یک فرم جایگزین آنزیمی که در مسیر متابولیسم گلوکز دخیل است، سلول‌های سرطانی را از استرس‌اکسیداتیو محافظت می‌کند.
محققان با فعال کردن آنزیمی که در تجزیه گلوکز دخالت دارند، می‌توانند رشد سلول‌های سرطانی ریه را تسکین دهند و آسیب‌های تولید شده توسط گونه‌های فعال اکسیژن(ROS) تولید شده در متابولیسم طبیعی را کاهش دهند. این گونه‌های فعال اکسیژن می‌توانند باعث آسیب به سلول در غلظت‌های بالا شود. یافته‌های منتشر شده در Science Express می‌تواند در جهت تحت تاثیر قرار دادن درمان‌های سرطان مورد استفاده قرار گیرد و رشد تومور را به حداقل برساند.
Karen Vousden از مؤسسه تحقیقات سرطان گلاسکو، گفت: این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه تومورها به طور طبیعی با افزایش استرس اکسیداتیو روبرو می‌شوند و راه را برای تبدیل این مکانیسم علیه سرطان فراهم می‌کند.
دانشمندان مدت‌هاست دریافته‌اند که سلول‌های سرطانی تمایل دارند فرم دیگری از آنزیم پیرووات کیناز (PKM1) داشته باشند که بخشی از مسیر گلیکولیزی است و گلوکز را به پیروات و ATP می‌شکند. بر خلاف PKM1 که سطح فعالیت آنها ثابت است، فعالیت PKM2 می‌تواند بالا یا پایین باشد و فرم جایگزینی آنزیم در کمک به رشد سلول‌های تومور نقش مهمی ایفا می‌کند.
دانشمندان همچنین با این واقعیت که سلول‌های سرطانی می‌توانند از آسیب به اجزای سلولی اصلی که به طور ناگهانی در نتیجه سطوح بالای ROS پایدار می‌باشند، تحریک شوند، سلول‌های سرطانی ROS بیشتری تولید می‌کنند، اما به طریقی از عواقب معمولی اجتناب می‌کنند. کار قبلی نشان داد که مسیر PKM2 در این مسیر آسیب اکسیداتیو نقش مهمی ایفا می‌کند.
Anastasiou و همکارانش خطوط سلولی سرطان ریه را با عوامل اکسیدکننده افزایش دادند و سطوح ROS و PKM2 را افزایش دادند اما متوجه شدند که این سلول‌ها فعالیت PKM2 را کاهش داده‌اند. از سوی دیگر، هنگامی که عامل‌های کاهش دهنده را اضافه می‌کنند تا سطوح ROS را کاهش دهند و اکسیداسیون PKM2 را معکوس کنند، فعالیت آنزیمی افزایش می‌یابد و این نشان می‌دهد که PKM2 به عنوان سنسور برای ROS عمل می‌کند.
سپس محققان فرم جهش PKM2 را ایجاد کردند که همچون PKM1 هم‌چنان به عنوان سطح “ROS” عمل می‌کند. سلول‌های سرطانی با فرم جهش PKM2 باعث آسیب بیشتر نسبت به کنترل سرطان‌ها شدند، که نشان می‌دهد توانایی سلول سرطانی برای کاهش فعالیت PKM2 در پاسخ به میزان ROS بالا نقش کلیدی در حفظ سلول‌ها از آسیب دارد. همچنین محققان دریافتند که کاهش فعالیت PKM2 موجب می‌شود که سلول‌های سرطانی با بازسازی گلوتاتیون، یک مولکول خنثی کننده ROS، زنده بمانند.
آزمایش به گونه‌ای طراحی شد که سلول‌هایی با جهش اکسیداتیو PKM2 طراحی شده و به موش‌ها تزریق کرده و رشد آنها را بررسی کردند. سلول‌های با فرم جهش‌یافته، تومورهای کوچک‌تر از همتایان نوع وحشی داشتند.
یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که محققان ممکن است یک روز بتوانند PKM2 را فعال کنند تا سلول‌های سرطانی بیشتر به درمان‌های سرکوب کننده مانند شیمی‌درمانی و رادیوتراپی آسیب پذیر باشند.
همچنین پرسش مهم این است که آیا میتوان از مکانیزم‌هایی استفاده کرد که بتواند PKM2 را فعال کند؟ اگر بتوان PKM2 را فعال کرد، آیا میتوان به عنوان درمان اصلی بیماری سرطان کاربرد داشته باشد؟
منابع:
Alexander, B.M., Wang, X.Z., Niemierko, A., Weaver, D.T., Mak, R.H., Roof, K.S., Fidias, P., Wain, J. and Choi, N.C., 2012. DNA repair biomarkers predict response to neoadjuvant chemoradiotherapy in esophageal cancer. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics, 83(1), pp.164-171.
Zhao, C., Tang, Z., Chung, A.C.K., Wang, H. and Cai, Z., 2019. Metabolic perturbation, proliferation and reactive oxygen species jointly contribute to cytotoxicity of human breast cancer cell induced by tetrabromo and tetrachloro bisphenol A. Ecotoxicology and environmental safety, 170, pp.495-501.
