Proč kradou nádorové buňky mozku mitochondrie? Nový výzkum BTÚ AV ČR a ÚEM AV ČR odhaluje metabolickou závislost nádorových buněk

Společný výzkum dvou ústavů Akademie věd ČR, Biotechnologického ústavu (BTÚ AV ČR) a Ústavu experimentální medicíny (ÚEM AV ČR), financovaný Grantovou agenturou České republiky, vedl k objevu týkajícímu se metabolismu glioblastomů. Nová studie nedávno publikovaná v časopise Oncogene (otevře se v novém okně) dokumentuje horizontální mitochondriální přenos v glioblastomech u myších modelů a vysvětluje, proč buňky nádoru mozku potřebují respirující mitochondrie. Výzkum vedený profesorem Jiřím Neužilem z Laboratoře molekulární terapie BTÚ AV ČR v centru BIOCEV je pokračováním výzkumu laboratoře zkoumajícím role a mechanismus horizontálního mitochondriálního přenosu v rakovině, což je oblast na kterou se skupina soustředí v posledních letech.

Glibolastom je nejvíce obávaný nádor mozku u dospělých pacientů s velmi špatnou prognózou a to navzdory usilovnému výzkumu v této oblasti. V nedávné době bylo ukázáno, že glioblastomy vytváří buněčnou sít mezi sebou a také s dalšími buňkami stromatu, jako jsou neurony či podpůrné gliové buňky (např. astrocyty a mikroglie). Tato glioblastomová buněčná síť v mozku nádorovým buňkám poskytuje ochranu a jak je ukázáno v nové studii, také dodává funkční mitochondrie. Výzkum těchto procesů přinese další vhled do základní biologie glioblastomů a může vést k novým klinickým aplikacím.

Astrocyty poskytují mitochondrie buňkám nádoru mozku

Mitochondrie nejsou pouze dynamické organely uzavřené v jednotlivých buňkách, ale mohou být též sdíleny mezi sousedními buňkami procesem zvaným horizontální mitochondriální transfer. Je to proces, pří němž jedna buňka poskytne část svých mitochondrií jiné buňce bez současného buněčného dělení. “Použili jsme specifický model buněk glioblastomu, které mají porušenou mitochondriální funkci, díky čemuž postrádají mitochondriální respiraci, neboť jsme jim odebrali mitochondriální DNA. Tento přístup nám umožnil získat genetický důkaz, že rakovinné buňky přijímají během svého růstu mitochondrie z okolních buněk,” říká Petra Brisudová, hlavní autorka studie. Zobrazení mitochondriální sítě pomocí mikroskopických technik prokázalo, že astrocyty mají schopnost poskytovat mitochondrie glioblastomovým buňkám s utlumenou respirací. Kromě toho tým z Oddělení buněčné neurofyziologie ÚEM AV ČR připravil unikátní myší model s mitochondriemi specificky označenými v astrocytech, aby bylo možno prokázat tento poznatek ve zvířeti in vivo.

Funkční mitochondrie jsou nutné pro růst glioblastomu

Mitochondrie bez mtDNA nemohou respirovat a jejich normální funkce je omezena nepřítomností několika důležitých mitochondriálních proteinů. “Náš předchozí výzkum prokázal, že nádorové buňky bez funkční respirace mají sníženou schopnost tvořit subkutánní nádory ve zvířecích modelech. Abychom toto ukázali u glioblastomů, připravili jsme ortotopické nádory v cílové tkání, v tomto případě v mozku. Tento přístup zajistil to, aby mohly glioblastomové buňky interagovat s dalšími buňkami tkáně, která tvoří mikroprostřendí těchto nádorů, “ říká Jiří Neužil. Vědecké týmy z obou ústavů společně zjistily, že glioblastomové buňky potřebují funkční mitochondrie, aby mohly produkovat dostatečné množství stavebních bloků DNA pro zajištění rychlé proliferace. S pomocí kolegů z Marche Polytechnic University v Itálii identifikovali oxidaci ubichinolu (redukovaná forma koenzymu Q) jako spojnici mezi respirací a tvorbou pyrimidinů. Po získání mitochondrií z okolí tudíž glioblastomové buňky s původně porušenou mitochondrilní funkcí mohou opět obnovit svůj metabolismus a tvořit nádory mozku.

Tato nová studie tedy ukazuje, že k horizontálnímu přenosu mitochondrií dochází i u nádorů neurální tkáně, což podporuje ideu, že tento proces je typický pro rozsáhlou škálu nádorových onemocnění.