Scientists discover electrical control of cancer cell growth

[Ronald]

Svaka cast Milosu Babicu koji je ucestvovao u ovom velikom otkricu

HOUSTON – (Aug. 20, 2015) – The molecular switches regulating human cell growth do a great job of replacing cells that die during the course of a lifetime. But when they misfire, life-threatening cancers can occur. Research led by scientists at The University of Texas Health Science Center at Houston (UTHealth) has revealed a new electrical mechanism that can control these switches.

This information is seen as critical in developing treatments for some of the most lethal types of cancer including pancreatic, colon and lung, which are characterized by uncontrolled cell growth caused by breakdowns in cell signaling cascades.

The research focused on a molecular switch called K-Ras. Mutated versions of K-Ras are found in about 20 percent of all human cancers in the United States and these mutations lock the K-Ras switch in the on position.

“When K-Ras is locked in the on position, it drives cell division, which leads to the production of a cancer,” saidJohn Hancock, M.B., B.Chir, Ph.D., ScD, the study’s senior author and chairman of the Department of Integrative Biology and Pharmacology at UTHealth Medical School. “We have identified a completely new molecular mechanism that further enhances the activity of K-Ras.”

Findings appear in Science, a journal of the American Association for the Advancement of Science.

The study focused on the tiny electrical charges that all cells carry across their limiting (plasma) membrane. “What we have shown is that the electrical potential (charge) that a cell carries is inversely proportional to the strength of a K-Ras signal,” Hancock said.

With the aid of a high-powered electron microscope, the investigators observed that certain lipid molecules in the plasma membrane respond to an electrical charge, which in turn amplifies the output of the Ras signaling circuit. This is exactly like a transistor in an electronic circuit board.

Yong Zhou, Ph.D., first author and assistant professor of integrative biology and pharmacology at UTHealth Medical School, said, “Our results may finally account for a long-standing but unexplained observation that many cancer cells actively try to reduce their electrical charge.” 

Initial work was done with human and animal cells and findings were subsequently confirmed in a fruit fly model on membrane organization.

“This has huge implications for biology,” Hancock said. “Beyond the immediate relevance to K-Ras in cancer, it is a completely new way that cells can use electrical charge to control a multitude of signaling pathways, which may be particularly relevant to the nervous system.”

Hancock’s co-authors at UTHealth include Ching-On Wong Ph.D., Kwang-Jin Cho, Ph.D., Dharini van der Hoeven, Ph.D., Hong Liang, M.D., Dhananjay Thakur, Jialie Luo, Ph.D., Michael Zhu, Ph.D.,  Hongzhen Hu, Ph.D., andKartik Venkatachalam, Ph.D.

Co-authors from The University of Arizona include Milos Babic, Ph.D., and Konrad Zinsmaier Ph.D.

At UTHealth Medical School, Hancock is the vice dean for basic research, executive director of the Brown Foundation Institute of Molecular Medicine for the Prevention of Human Diseases and holder of the John S. Dunn Distinguished University Chair in Physiology and Medicine.

Hancock and Venkatachalam are on the faculty of The University of Texas Graduate School of Biomedical Sciences at Houston.

The study, titled “Membrane potential modulates plasma membrane phospholoipid dynamics and K-Ras signaling,” was supported by the Cancer Prevention & Research Institute of Texas (RP130059) and National Institutes of Health (R01NS081301).

[Ronald]

Milosev komentar vezan za uzroke tumora na ovaj tekst:

http://www.tportal.hr/lifestyle/zdravlje/364506/Tumore-ne-uzrokuju-ni-geni-ni-stil-zivota.html?utm_source=facebooktportal&utm_medium=fanpagetportal&utm_campaign=facebookshare

Ok. Ovaj tekst je proizveo neverovatnu količinu kontroverze, s obzirom da se radi o nečemu što je medicinski i naučno *potpuno* nekontroverzno. Ceo originalni tekst je bitan samo zato što po prvi put daje zaista dobru analizu rizika različitih kategorija raka, ne zato što tvrdi nešto novo ili iznenađujuće. IZRAZITO loše napisani tekstovi u popularnoj štampi na ovu temu naravno ne pomažu uopšte. 

Pošto vidim i dosta zbunjenosti u gornjim komentarima, da obradimo o čemu je u stvari reč (ovo što sledi je, rekao bih, koncenzus među lekarima i naučnicima). Počeću od osnova, pošto (izvinjavam se) zaista ima par čudnih ideja u komentarima iznad. 

Rak nastaje kroz poremećaje u genetici ćelije. Uvek i bez izuzetka, svaki rak spada u ovu kategoriju. Da bi rak nastao, potrebno je da se poremeti kontrola deobe ćelije (sistemi koji kontrolišu koliko često se ćelija deli na dve nove), da se poremeti kontrola starenja ćelije (u suprotnom, ćelija i njeno potomstvo izumiru nakon ograničenog broja deoba), da se spreči da imuni sistem prepozna ćeliju kao poremećenu i da je zato ukloni (imuni sistem prosečnog čoveka svakodnevno uklanja ogroman broj ćelija koje bi inače mogle postati kancerogene), i konačno - da ćelija stekne sposobnost da uđe u krvotok ili limfni sistem, i da se tim putem prenese na druge lokacije u telu (da metastazira). 

SVE ovo mora da se desi, i svaki korak zahteva novi dodatni poremećaj u genima ćelije. Dobra strana ovoga je što u većini slučajeva ćelije koje dobiju jednu ili dve od ovih osobina ne uspeju da "ubodu" ostale (mladeži su, recimo, primer ćelija kojima se poremetilo umnožavanje; melanoma je ono što se dobija kada iste ćelije uspeju da postignu i druge potrebne promene).

Loša strana je što postoji mali milion načina na koje se svaki pojedinačni korak može desiti. Zbog ovoga, postoje na hiljade različitih vrsta raka. Dva čoveka koji imaju "rak pluća" u stvari imaju (makar) dve različite bolesti. Razlog zbog koga se ćelije raka nekontrolisano dele kod prvog čoveka vervatno neće biti isti razlog zbog koga se nekontrolisano dele kod drugog. Način na koji zaobilaze imuni sistem će biti drugačiji. Itd, itd. Ova kompleksnost je osnovni razlog zašto je rak tako teško lečiti. 

Kako se ovi koraci događaju? Postoje spoljni uticaji. Pušenje je, recimo, među najgorim mogućim faktorima: izaziva vrstu zapaljenja koje povećava verovatnoću genetskih oštećenja u ćelijama, plus dim sadrži veliki broj supstanci koje direktno oštećuju gene. Ovo znači da pušač ima mnogo više genetskih oštećenja u ćelijama raznih vrsta, i samim tim ima veću šanse da jedna od tih oštećenih ćelija ubode onu "dobitnu kombinaciju" potrebnu za razvoj kancera. Slično (mada komplikovanije) važi za alkoholičare i rak jetre.

Takođe postoje virusi koji mogu sami po sebi, kroz genetsku mašineriju koju sami unose u ćeliju, da proizvedu rakove. HH8 izaziva Kaposi sarkomu, HPV izaziva skoro sve slučajeve raka grlića materice (i određen deo rakova usta i grla), hepatitis C može da (dugoročnom infekcijom) izazove rak jetre...

Ali tu je i čista stohastika, prosta verovatnoća. Naše ćelije prave greške u kopiraju DNK predvidivom brzinom - otprilike jedno "promašeno" slovo u svakih deset milijardi iskopiranih. Znači, kada proizvedemo oko četiri nove ćelije... jedna greška. U svakoj ćeliji svaki dan oko pedeset hiljada baza "otpadne" sa DNK kroz prost proces hidrolize (doslovno se "rastvore" u vodi); postoje sistemi koji ovakve greške brzo ispravljaju, ali ti sistemi nisu savršeni. 

Osim ako živimo par kilomatera pod zemljom, svakoga od nas svakih par sekundi pogodi po koji snažan zrak kosmičke radijacije (koja neprestano pada, kao kiša, sa neba). Ti zraci obično lupe molekule vode, ili masti, ili proteine - ali povremeno, kada zakače DNK (makar nekoliko puta na dan kod svakog od nas), oni prosto "polome" ceo niz na mestu na koje su udarili. Opet, postoje sistemi koji ovo popravljaju, ali nisu savršeni. 

Štaviše, sami ti sistemi za popravku povremeno mogu da promaše toliko da sami proizvedu problem. Recimo, CML (oblik leukemije) nastaje tako što jedno mesto koje je posebno osetljivo na greške bude "popravljeno" na način koji dovede do "mešanja" dva hromozoma i proizvodnje novog hibridnog gena na mestu "popravke." Rezultat je gen koji navodi ćelije da se nekontrolisano dele, plus im omogućava da potpuno zaobiđu imuni sistem. 

E, sad. Šta ova studija u stvari govori?

Studija postavlja pitanje koji od ova dva faktora je važniji kod kojih rakova. I dolazi do rezultata koje možete videti najbolje na sledećoj slici (PZ Myers je postavio dotičnu na svoj blog, i koliko vidim jedino je besplatno mesto na kome mogu da je nađem):

http://l.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Ffreethoughtblogs.com%2Fpharyngula%2Ffiles%2F2015%2F01%2Fers.jpg&h=9AQFcZjfK

Sa desne strane, plavo, su tumori koji su jako zavisni od spoljnih faktora. Skroz sa desne strane, recimo, vidite kolorektalne rakove - ishrana STRAHOVITO utiče na rizik ovog raka (ovo je logaritamska skala!). Čovek može dobrom ishranom da praktično potpuno izbegne bilo kakav rizik raka. Povremeno se rak creva događa čak i onome koji se super hrani i koji je fizički aktivan, ali to je kao udar groma - jako retka stvar. Ako neko dobije kolorektalni rak, šanse su da je bio izložen riziku kroz lošu ishranu, gojaznost, ili kroz unos rizičnih materijala (hronično jedenje zagorele hrane, na primer). 

Tu sa desne strane je i rak pluća kod pušača. Rak jetre je takođe tu, zbog hepatitisa C (HCV). Pomenuti HPV rakovi. Basal cell carcinoma, koja je uzrokovana preteranim izlaganjem suncu (ili drugim izvorima UV zračenja). 

Dakle, studija nikako ne kaže da su spoljni uzroci nevažni. Ali. Tu je leva strana. Rak pankreasa, vrsta koja nastaje od takozvanih islet ćelija... taj praktično NIKADA nije uzrokovan spoljnim uticajima. Može da nastane, recimo, kroz akutno trovanje određenim oblicima radioaktivnih elemenata (ako čovek preživi dotično trovanje uopšte). Ali takvih slučajeva ima možda dva ili tri u istoriji. Praktično svi ostali ljudi koji dobiju ovu vrstu raka su prosto imali lošu sreću: slučajne neizbežne mutacije su se desile u istoj ćeliji, i "ubole" potrebnu kombinaciju poremećaja ćelijskih mehanizama. 

Isto važi i za rakove tankog creva i duodenuma. Većina oblika raka kostiju spada u ovu kategoriju. Opet, moguće ih je dobiti kroz spoljne uslove - ali u većini slučajeva su rezultat prosto slučajnosti, mutacija koje nastaju neizbežno u okviru normalnog funkcionisanja ćelije. Itd.

Nakon što se ustanovi kolika je verovatnoća da određena VRSTA raka bude uzrokovana spoljnim uslovima, a kolika je verovatnoća da bude uzrokovana prosto lošom srećom... dolazi do sledećeg pitanja: koliko je koja vrsta raka česta?

Rakovi pluća su, recimo, čitavih 10% ukupnog broja svih rakova. U toj kategoriji imamo mnogo ljudi koji su dobili rak zato što su pušači. Tako da najveći deo tih 10% dodajemo u kategoriju "rakovi koje izazivaju spoljni faktori." 

Ali. Rak dojki je 16% ukupnog broja svih rakova. Od toga je oko 3% rezultat genetskog nasleđa (žene koje nose loše kopije BRCA gena), a ostatak je skoro potpuno stohastičan - ne zavisi od spoljnih uticaja uopšte. Znači, oko 13% svih rakova pada u kategoriju "slučajne mutacije." 

I tako kroz svaku pojedinačnu kategorij. Rakovi jetre su velikom većinom uzrokovani spoljnim faktorima, ali oni su samo oko 4% svih rakova. Rak prostate je skoro uvek rezultat prosto loše sreće, a čini oko 10% svih rakova. Itd. 

Kada se sve ovo sabere, dobija se konačna cifra: oko dve trećine SVIH RAKOVA UKUPNO je rezultat nagomilavanja mutacija koje nastaju neizbežno, u normalnim ćelijskim procesima. Oko jedna trećina je rezultat spoljnih faktora - gojaznosti, pušenja, alkoholizma, ili virusa. 

Što me dovodi do jedne konačne važne tačke. 

Mnogi ljudi ovo čitaju kao tvrdnju da ponašanje nije važno, da eto ovi naučnici tvrde da je rak neizbežan, i da zato ishrana i zdrav život nisu u stvari važni. Ovo je POTPUNO POGREŠAN zaključak. 

Rak je prevashodno bolest duboke starosti. Šanse da čovek dobije rak rastu sa godinama, i ogromna većina svih rakova - ali pogotovo onih najčešćih (kao što su rak dojke ili rak prostate) - postaju zaista česti samo kod ljudi koji su u starijim godinama. Mada rak nije lep način da se umre, od nečega se mora umreti na kraju, nešto će da popusti. 

Znači, činjenica da dve trećine SVIH RAKOVA nastaje nagomilavanjem mutacija (koje onda kod starih ljudi proizvode kancere) je samo sporedna informacija. Ono na šta treba obratiti pažnju je da su rakovi koji ubijaju mlađe ljude upravo većinom baš oni kod kojih su spoljni faktori najbitniji.

Da ne bude nesporazuma, govorimo o verovatnoćama. Mlad čovek itekako može da zakači rak pankreasa, i da od toga (praktično garantovano) umre. Ali ako se to desi, mladom ili starom, desiće se najverovatnije kao čista nesreća. Isto kao da je tog čoveka lupio grom, ili zemljotres, ili cigla koja se odvali sa dvadesetog sprata i padne mu na glavu dok hoda ulicom. 

Ali obratite pažnju koliko mladih ljudi - relativno mladih, jer se čak i tada većinom govori o ljudima u četrdesetim i pedesetim godinama života - umire od rakova creva, od rakova pluća, ili od HPV-uzrokovanih rakova. To je ono na šta treba da budete koncentrisani. 

(I kada već ovako držim pridiku, da podviknem još nešto: VAKCINIŠITE SE PROTIV HPV. Vakcina je super delotvorna, super sigurna, i dogod je dobijete pre infekcije efikasno sprečava infekciju koja zatim nosi sa sobom rizik raka.)