Этот клеточный топливный расходомер – комплекс белка под названием AMPK, который наблюдает за энергетическим входом и выходом, чтобы держать клетку, бегущую гладко. Если бы AMPK были автомобильным датчиком, например, он был бы в состоянии проинструктировать транспортное средство, когда получить газ или понизить кондиционер, чтобы сохранить энергию.
Точно так же, если поставка топлива клетки – питательные вещества – недостаточны, AMPK замедляет рост клеток и изменяет его метаболизм. Ранее, профессор Salk Реубен Шоу обнаружил, что AMPK мог остановить взбудораженный метаболизм опухолей, а также вернуть нормальную функцию печени и другим тканям в диабетиках.«Даже при том, что есть большой интерес к AMPK, связанному с диабетом и раком, откровенно ничто не было известно о том, как этот процесс топливного расходомера изменяется в различном населении клетки во время развития», говорит Шоу, ведущий автор работы и держатель Стула Уильяма Р. Броуди.
Кроме предоставления нового понимания методов лечения стволовой клетки, работа, изданная в марте 2016 в Генах & развитии, могла также помочь усовершенствовать лечение рака.«Чтобы начаться, мы использовали технологию CRISPR, чтобы вырезать два важных компонента пути AMPK в эмбриональных стволовых клетках», говорит Натан Янг, научный сотрудник Salk и первый автор статьи. «Сначала мы не видели различия, но вещи стали интересными, когда мы побудили клетки дифференцироваться».Обычно, у эмбриональных стволовых клеток есть возможность произвести более специализированные клетки, которые принадлежат одной из трех широких групп, которые называют слоями микроба – эндодермы, эктодермы и мезодермы – который может в конечном счете развиваться во все разнообразные типы клетки в организме.
Однако клетки без функционирования, путь AMPK, неудавшийся, чтобы эффективно сделать эндодерму (самый внутренний слой в организме) и вместо этого, сделал слишком много эктодермы (слой, который превратится в кожу).«Эти клетки не могли сделать правильный выбор», говорит Шоу. «Это было первой склонностью, которой этот метаболический путь говорит клеткам какой специализированные ткани становиться».
То, что было замечательно, по словам исследователей, когда они посмотрели ближе на образцы экспрессии гена AMPK-несовершенных клеток. Они нашли что большое количество вниз отрегулированных генов связанный с одной определенной клеточной структурой: лизосома. Этот критический отдельный органоид содержит коррозийные ферменты, которые ухудшают клеточный материал, чтобы снова использовать компоненты – мусоропровод и центр переработки клетки.
Эта потеря лизосом, исследователи обнаружили, происходила из-за потери транскрипционного фактора под названием Tfeb, который включает выражение lysosomal генов во времена голодания. Просто повторно вводя Tfeb в дисфункциональные клетки, команда смогла восстановить нормальное развитие и дифференцирование.«Считалось, что лизосомы и AMPK были связаны так или иначе, но никто не мечтал, что Вы не получите лизосом, если у Вас не будет этого топливного расходомера», говорит Шоу. «Соединение пути AMPK к лизосомам уклоняется от предмета спора того, является ли этот путь частью противораковых путей также».
В настоящее время ингибиторы лизосомы находятся в десятках клинических испытаний за грудь, легкое, и мозговые раковые образования поджелудочной железы, даже при том, что точная связь между лизосомами и опухолями не понята. «Мы расшифровываем некоторые из этих основных связей, которые могли бы указать, когда и как лекарства от рака могли бы быть полезными», говорит Шоу. «Эта работа может также помочь, встать делают лучше, более особенные методы планирования для лизосом при раке».