كشف باحثو جامعة Tsing Hua الوطنية لغز إدمان خلايا السرطان على السكر

(SeaPRwire) –   Hsinchu، تايوان، 19 ديسمبر 2024 — قام الأستاذان المشاركين كاي-تي لين من معهد التكنولوجيا الحيوية وهوي-تشون تشينغ من معهد المعلوماتية الحيوية والبيولوجيا الهيكلية في جامعة Tsing Hua الوطنية (NTHU) في تايوان، بتحديد الآلية الجزيئية التي تتكاثر بها خلايا السرطان بسرعة — وهو لغز حير المجتمع العلمي لما يقرب من قرن من الزمان. لقد وجدوا أن خلايا السرطان تطلق غاز كبريتيد الهيدروجين، والذي يغير بنية بروتين مهم في الخلايا، مما يسمح لخلايا السرطان باستخدام كميات كبيرة من الجلوكوز في التخليق الحيوي، وبالتالي تسريع نمو الورم. وقد نُشر بحثهم مؤخرًا في المجلة الدولية Nature Communications.

في هذا البحث متعدد التخصصات الرائد، عمل لين على البيولوجيا الخلوية لخلايا السرطان، وقدمت تشينغ تحليلًا لهيكل البروتين. كانوا زملاء دراسة في قسم العلوم الحياتية، NTHU، وبعد عودتهم إلى جامعتهم الأم للتدريس، بدأوا في مناقشة أبحاثهم بانتظام. من خلال الجمع بين مجالات خبرتهم، نجحوا في إيجاد طريقة لمنع انتشار خلايا السرطان.

اكتشف العالم الألماني أوتو هـ. واربورغ التنفس الفريد لخلايا السرطان قبل مائة عام. تولد الخلايا الطبيعية الطاقة باستخدام الأكسجين للتنفس الهوائي؛ على النقيض من ذلك، حتى في بيئة بها أكسجين كافٍ، تميل خلايا السرطان إلى استهلاك الجلوكوز بشكل أساسي من خلال مسار استقلابي يسمى تحلل السكر، وهي عملية توفر مقدّمات لتخليق الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين والحمض النووي الريبوزي والبروتين — العناصر الغذائية اللازمة لنمو الورم السريع. أُطلق على هذا الاكتشاف اسم تأثير واربورغ، وحصل على جائزة نوبل.

لكن لماذا تحب خلايا السرطان استهلاك الجلوكوز؟ لمدة قرن، افتقر هذا السؤال إلى تفسير كامل – حتى أضاف العمل الأخير الذي قام به لين وتشينغ قطعة أساسية إلى اللغز.

قال لين إنه في بيئة ورم نقص الأكسجين، تُفرز خلايا السرطان كبريتيد الهيدروجين وتُرسل إشارة إلى بروتين البيروفات كيناز رباعي الأجزاء (PKM2)، مما يتسبب في تحلله إلى ثنائيات أو أحاديات أصغر. في هذا الوضع المعدل من النشاط، تبدأ خلايا السرطان في امتصاص المزيد من الجلوكوز وتخليق الحمض النووي، مما يؤدي إلى تكاثر سريع.

أضافت تشينغ أنه تمامًا كما يتطلب نظام الخدمات اللوجستية رمز شريطي لتوصيل الطرد إلى وجهته، فإن كبريتيد الهيدروجين أيضًا يضع علامة في مواقع محددة على بروتين PKM2، مما يغير بنيته ونشاطه. “بمجرد تغيير رمز شريطي الخدمات اللوجستية، يتغير أيضًا المسار الذي تستخدمه خلايا السرطان لاستقلاب الجلوكوز”، كما أوضحت تشينغ.

استخدم فريق البحث تقنية تحرير الجينات لمنع كبريتيد الهيدروجين من وضع علامات في مواقع محددة على كيناز البيروفات، مما يسمح له بالحفاظ على بنيته الرباعية الأصلية التي تتكون من جزيئات أكبر، ويجعل خلايا السرطان تستأنف التنفس الهوائي. عندما لا تستخدم الخلايا العناصر الغذائية عن طريق استهلاك الجلوكوز، لا يمكن للورم أن ينمو.

أجرى فريق البحث أيضًا تجارب على الفئران لتأكيد أن نتائجهم يمكن أن تمنع نمو أورام سرطان الثدي بفعالية “نأمل في استخدام هذه الاستراتيجية الجديدة لتطوير دواء جديد لعلاج السرطان”، كما أشار لين.

بالإضافة إلى لين وتشينغ، تضمّن الفريق اثنتين من العلماء الإناث الأخريات في NTHU: الأستاذة المتميزة وين-تشينغ وانغ من قسم العلوم الحياتية، التي قدمت مواد بروتينية رئيسية؛ والأستاذة ليلي وانغ من معهد البيولوجيا الجزيئية والخلوية، التي ساعدت في التحليل المجهري.

يُعرب فريق البحث عن امتنانه الخاص لـ Lu-Hai Wang، نائب رئيس جامعة الطب الصيني، و Hsing-Jien Kung، الأستاذ الرئيس في جامعة تايبيه الطبية، على خبرتهما القيّمة، ولإتاحة الفرصة لترجمة النتائج إلى تطبيقات سريرية.

جهة الاتصال:
Holly Hsueh
NTHU
(886)3-5162006
hoyu@mx.nthu.edu.tw