Исследователи из Института Фрэнсиса Крика и Королевского колледжа Лондона создали инструмент для прогнозирования влияния различных диет как на раковые, так и на здоровые клетки.
Их работа может помочь разобраться в тонких метаболических изменениях, связанных с различными типами питательных веществ, и улучшить наше понимание связи между питанием и болезнями.
Метаболизм – это совокупность процессов, которые позволяют организму использовать питательные вещества из окружающей среды для своего функционирования. Относительное количество сахаров, жиров и белков в рационе определяет, какое «топливо» доступно для клеток, а также то, как эти клетки перерабатывают питательные вещества. Раковые клетки, как и другие больные клетки, изменяют свой метаболизм для поддержания выживания и роста.
В рамках исследования, опубликованного в журнале iScience, исследовательская группа из Центра взаимодействия хозяина и микробиома при Королевском колледже Лондона сначала создала полную карту всех метаболических путей в организме мыши. Затем команда Крика собрала экспериментальные данные для создания модели, измерив уровни экспрессии генов в печени и опухолях печени мышей, которых кормили либо «здоровой» диетой, либо «нездоровой», богатой жирами и сахарами.
Они обнаружили специфические изменения в метаболизме, связанные с нездоровым питанием, которые способствовали производству глицерина и сукцината как в раковых, так и в здоровых тканях. Они также заметили, что различия в метаболизме между здоровыми и раковыми клетками были наибольшими в контексте нездорового питания, что говорит о том, что опухоли способны лучше использовать нездоровое питание для выживания и роста.
Патрисия Нунес, старший научный сотрудник лаборатории Крик, сказала: «Используя экспериментальные данные, полученные в лаборатории, модель позволяет нам начать понимать сложные метаболические изменения, происходящие в тканях под воздействием конкретных питательных веществ в рационе».
Димитриос Анастасиу, руководитель лаборатории метаболизма рака в Крик, сказал: «Мы знаем, что неправильное питание вносит хаос в метаболизм нашего организма. Оно может вызвать ожирение и способствовать развитию заболеваний печени, которые, в свою очередь, могут привести к раку печени. Мы хотим понять, какие питательные вещества в нашем рационе и в каких сочетаниях приводят к таким пагубным последствиям».
Затем команда смоделировала последствия изменения компонентов рациона – от здорового к нездоровому и от нездорового к здоровому – в различных комбинациях. Они заметили, что, хотя некоторые специфические для рака метаболические функции сохраняются при здоровом питании, многие из них могут быть обращены вспять, но только при ограничении как жиров, так и углеводов.
Фредерик Класен, первый автор и аспирант совместно в Крик и Королевском колледже Лондона, сказал: «Потенциальные возможности применения этой работы далеко идущие. Теперь мы можем увидеть, какие изменения в рационе питания действительно влияют на метаболизм клеток, а какие оказывают очень незначительное влияние, поскольку клетки уже запрограммированы на получение недостающих питательных веществ из окружающей среды».
Саид Шоаи, руководитель группы трансляционной системной биологии с факультета стоматологии, челюстно-лицевых наук Королевского колледжа Лондона, сказал: «Чтобы еще больше повысить точность предсказаний нашей модели, мы сейчас создаем более сложные модели метаболизма, которые учитывают, как различные органы обмениваются метаболитами, и как бактерии в кишечнике влияют на то, какие питательные вещества доступны тканям».
Анастасиу заключает: «Наш подход может быть использован для того, чтобы помочь направлять изменения в питании, которые дополняют лечение различных заболеваний. Но наиболее эффективное использование этого понимания будет заключаться в предотвращении новых заболеваний, помогая нам выбирать продукты, которые мы едим».

Их работа может помочь разобраться в тонких метаболических изменениях, связанных с различными типами питательных веществ, и улучшить наше понимание связи между питанием и болезнями.

Метаболизм – это совокупность процессов, которые позволяют организму использовать питательные вещества из окружающей среды для своего функционирования. Относительное количество сахаров, жиров и белков в рационе определяет, какое «топливо» доступно для клеток, а также то, как эти клетки перерабатывают питательные вещества. Раковые клетки, как и другие больные клетки, изменяют свой метаболизм для поддержания выживания и роста.

В рамках исследования, опубликованного в журнале iScience, исследовательская группа из Центра взаимодействия хозяина и микробиома при Королевском колледже Лондона сначала создала полную карту всех метаболических путей в организме мыши. Затем команда Крика собрала экспериментальные данные для создания модели, измерив уровни экспрессии генов в печени и опухолях печени мышей, которых кормили либо «здоровой» диетой, либо «нездоровой», богатой жирами и сахарами.

Они обнаружили специфические изменения в метаболизме, связанные с нездоровым питанием, которые способствовали производству глицерина и сукцината как в раковых, так и в здоровых тканях. Они также заметили, что различия в метаболизме между здоровыми и раковыми клетками были наибольшими в контексте нездорового питания, что говорит о том, что опухоли способны лучше использовать нездоровое питание для выживания и роста.

Патрисия Нунес, старший научный сотрудник лаборатории Крик, сказала: «Используя экспериментальные данные, полученные в лаборатории, модель позволяет нам начать понимать сложные метаболические изменения, происходящие в тканях под воздействием конкретных питательных веществ в рационе».

Димитриос Анастасиу, руководитель лаборатории метаболизма рака в Крик, сказал: «Мы знаем, что неправильное питание вносит хаос в метаболизм нашего организма. Оно может вызвать ожирение и способствовать развитию заболеваний печени, которые, в свою очередь, могут привести к раку печени. Мы хотим понять, какие питательные вещества в нашем рационе и в каких сочетаниях приводят к таким пагубным последствиям».

Затем команда смоделировала последствия изменения компонентов рациона – от здорового к нездоровому и от нездорового к здоровому – в различных комбинациях. Они заметили, что, хотя некоторые специфические для рака метаболические функции сохраняются при здоровом питании, многие из них могут быть обращены вспять, но только при ограничении как жиров, так и углеводов.

Фредерик Класен, первый автор и аспирант совместно в Крик и Королевском колледже Лондона, сказал: «Потенциальные возможности применения этой работы далеко идущие. Теперь мы можем увидеть, какие изменения в рационе питания действительно влияют на метаболизм клеток, а какие оказывают очень незначительное влияние, поскольку клетки уже запрограммированы на получение недостающих питательных веществ из окружающей среды».

Саид Шоаи, руководитель группы трансляционной системной биологии с факультета стоматологии, челюстно-лицевых наук Королевского колледжа Лондона, сказал: «Чтобы еще больше повысить точность предсказаний нашей модели, мы сейчас создаем более сложные модели метаболизма, которые учитывают, как различные органы обмениваются метаболитами, и как бактерии в кишечнике влияют на то, какие питательные вещества доступны тканям».

Анастасиу заключает: «Наш подход может быть использован для того, чтобы помочь направлять изменения в питании, которые дополняют лечение различных заболеваний. Но наиболее эффективное использование этого понимания будет заключаться в предотвращении новых заболеваний, помогая нам выбирать продукты, которые мы едим».