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Artículo publicado por Anne Trafton el 7 de marzo de 2016 en MIT News

Los científicos están sorprendidos al encontrar que son los aminoácidos, y no los azúcares, los que proporcionan la mayor parte de bloques básicos para las células tumorales.

Las células cancerosas son conocidas por su capacidad para dividirse de forma incontrolable y generar nuevas hordas de células tumorales. La mayor parte del combustible consumido por estas células de rápida proliferación es la glucosa, un tipo de azúcar.

Los científicos habían creído que la mayor parte de la masa celular que crea las nuevas células, incluyendo a las cancerosas, procede de la glucosa. Sin embargo, biólogos del MIT han hallado ahora, para su sorpresa, que la fuente principal de material para las nuevas células son los aminoácidos, que las células consumen en cantidades mucho menores.

Concepto artístico de célula cancerosa en división

Concepto artístico de célula cancerosa en división Crédito: MIT

Las conclusiones ofrecen una nueva forma de estudiar el metabolismo de las células cancerosas, un campo de investigación que los científicos esperan que ayude en el desarrollo de nuevos medicamentos que corten la capacidad de estas células para crecer y dividirse.

“Si quieres centrarte con éxito en el metabolismo del cáncer, tienes que comprender algo sobre las distintas rutas que se usan para crear su masa”, explica Matthew Vander Heiden, Catedrático Eisen and Chang Career Development y profesor adjunto en el Departamento de Biología, y miembro del Instituto Koch para Investigación Integral del Cáncer del MIT.

Vander Heiden es el autor de referencia del estudio, que aparece en el ejemplar del 7 de marzo de la revista Developmental Cell. El autor principal del artículo es el estudiante graduado del MIT Aaron Hosios.

Quemando calorías

Desde la década de 1920, los científicos han sabido que las células cancerosas generan energía de una forma distinta a las células normales, un fenómeno conocido como el “efecto Warburg” en honor a su descubridor, el bioquímico alemán Otto Warburg. Las células humanas normalmente usan glucosa como fuente de energía, rompiéndola a través de una serie de complejas reacciones químicas que requieren del oxígeno. Warburg descubrió que las células tumorales cambian a una estrategia menos eficiente conocida como fermentación, que no requiere del oxígeno y produce mucha menos energía.

Más recientemente, los científicos han propuesto la teoría de que las células cancerosas usan esta ruta alternativa para crear bloques básicos para las nuevas células. Sin embargo, un golpe en contra de esta hipótesis es que gran parte de la glucosa se convierte en lactato, un producto de desecho que no es útil para las células. Además, ha habido poca investigación sobre exactamente qué está sucediendo en la composición de nuevas células cancerosas o en algún tipo de células de mamíferos de división rápida.

“Debido a que los mamíferos tienen una dieta tan variada, qué alimentos contribuyen a qué parte de masa parecía una pregunta imposible de responder”, explica Vander Heiden.

Para determinar dónde las células, incluyendo aquellas que se encuentran en los tumores, lograban los bloques básicos que necesitaban, los investigadores cultivaron distintos tipos de células cancerosas y normales en placas de cultivo. Alimentaron a las células con varios nutrientes etiquetados con distintas formas de carbono y nitrógeno, lo que les permitió realizar un seguimiento  de dónde terminaban las moléculas originales. También pesaron las células antes y después de su división, lo que les permitió calcular el porcentaje de masa celular a la que contribuía cada nutriente disponible.

Aunque las células consumen glucosa y el aminoácido glutamina a una velocidad alta, los investigadores encontraron que esas dos moléculas contribuían poco a la masa de las nuevas células — la glucosa explicaba entre un 10 y un 15 por ciento del carbono hallado en las células, mientras que la glutamina contribuye aproximadamente en un 10 por ciento del carbono total. En lugar de estos, los mayores contribuyentes a la masa celular eran los aminoácidos que forman las proteínas. Como grupo, los aminoácidos (excluyendo la glutamina) contribuyen a la mayoría de átomos de carbono encontrados en las nuevas células y entre un 20 y un 40 por ciento de la masa total.

“Estos experimentos revelan detalles importantes que refuerzan nuestra comprensión básica de los apoyos metabólicos de la biosíntesis molecular y la proliferación celular”, señala Jared Rutter, profesor de bioquímica en la Universidad de Utah que no estuvo implicado en la investigación. “El equipo del MIT ha realizado una evaluación cuantitativa y rigurosa de la contribución de la glucosa, la glutamina, y otras moléculas a la masa de células de mamíferos que crecen en cultivos”.

Aunque inicialmente fue sorprendente, los hallazgos tienen sentido, comenta Vander Heiden, dado que las células están formadas en gran medida por proteínas.

“Hay cierta economía en el uso de una ruta más directa y simple para construir a partir de lo que ya está hecho”, apunta. “Si quieres una casa hecha de ladrillos, es más fácil tener una pila de ladrillos y usarlos que empezar con barro y fabricar los ladrillos”.

Replantear la pregunta

Sigue siendo un misterio por qué las células humanas en crecimiento consumen tanta glucosa. Los investigadores hallaron, en línea con anteriores estudios, que la mayor parte de la glucosa consumida en estas células se excreta en forma de lactato.

“Esto nos llevó a concluir que la importancia de un alto consumo de glucosa no se debe necesariamente a la creación de masa celular a partir de la manipulación del carbono, sino a otros productos que proporciona, como la energía”, explica Hosios.

El laboratorio de Vander Heiden persigue ahora una comprensión más exhaustiva de cómo el efecto Warburg puede ayudar a la reproducción celular. “Esto nos replantea la pregunta”, dice. “No se trata necesariamente de cómo el efecto Warburg ayuda a las células a acumular la glucosa en la masa celular, sino por qué la conversión de glucosa en lactato ayuda a las células a usar aminoácidos para construir más células”.

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