Procedury chirurgii plastycznej polegające na odsysaniu tkanki tłuszczowej w jednych miejscach i przeszczepianiu w inne nie wydają się naturalną inspiracją dla interwencji onkologicznych. Naukowcy z University of California w San Francisco opisują jednak na łamach czasopisma "Nature Biotechnology" wyniki badań, które mogą to zmienić. Okazuje się, że przeszczepienie myszom cierpiącym na raka odpowiednio zmodyfikowanych komórek tłuszczowych pozwala komórki nowotworowe dosłownie zagłodzić.
Badacze UCSF użyli nowoczesnej techniki edycji genów CRISPR, by przekształcić zwykłe białe komórki tłuszczowe w "beżowe" komórki tłuszczowe, które intensywnie spalają kalorie, dając organizmowi ciepło.
Zmodyfikowane komórki wszczepili w pobliże guzów nowotworowych w taki sposób, jak chirurdzy plastyczni wstrzykują tłuszcz z jednej części ciała, by powiększyć inną. Komórki tłuszczowe pochłaniały wszystkie składniki odżywcze tak intensywnie, że były w stanie zagłodzić większość komórek nowotworowych na śmierć.
Dalsze eksperymenty pokazały przy tym, że metoda była skuteczna nawet wtedy, gdy modyfikowane komórki tłuszczowe były wszczepiane myszom daleko od miejsca zmian nowotworowych.
Autorzy pracy podkreślają, że oparcie nowej metody na dobrze znanych i powszechnie stosowanych już procedurach mogłoby przyspieszyć ewentualne wprowadzenie jej jako nowej formy terapii nowotworowej. W ramach medycyny estetycznej już rutynowo usuwamy komórki tłuszczowe drogą liposukcji i ponownie umieszczamy je w ciele. Na tych komórkach można dokonać w laboratorium łatwej modyfikacji, co po umieszczeniu w organizmie może okazać się dogodnym instrumentem terapii raka - tłumaczy główny autor pracy, dr Nadav Ahituv, szef UCSF Institute for Human Genetics.
Ahituv wraz ze swoim ówczesnym doktorantem, Hai Nguyenem zwrócili uwagę na wyniki wcześniejszych badań, które wskazywały, że ekspozycja na zimno może tłumić raka u myszy. Naukowcy doszli do wniosku, że komórki rakowe były głodzone, ponieważ zimno aktywowało brązowe komórki tłuszczowe, które używają składników odżywczych do produkcji ciepła. Z oczywistych względów terapia zimnem nie jest realną opcją dla pacjentów onkologicznych. Ahituv i Nguyen wpadli na pomysł, by wykorzystać tzw. beżowy tłuszcz, zmodyfikowany tak, by spalał nawet bez obecności zimna na tyle dużo kalorii, by pozbawić guzy nowotworowe paliwa potrzebnego do ich wzrostu.
Nguyen użył techniki CRISPR do aktywacji genów, które są uśpione w białych komórkach tłuszczowych, ale aktywne w brązowych komórkach tłuszczowych. Miał nadzieję na znalezienie tych, które przekształciłyby białe komórki tłuszczowe w najbardziej żarłoczne beżowe komórki tłuszczowe.
Okazało się, że istotny jest gen UCP1, o którym wiedziano wcześniej, że ma duże znaczenie w regulacji prawidłowej ciepłoty ciała. Testy laboratoryjne, w których komórki tłuszczowe UCP1 i komórki rakowe musiały dzielić się składnikami odżywczymi przyniosły szokujące wyniki.
W naszym pierwszym eksperymencie bardzo niewiele komórek rakowych przeżyło. Myśleliśmy, że coś zepsuliśmy - byliśmy pewni, że to pomyłka. Więc powtórzyliśmy to wielokrotnie i ciągle widzieliśmy ten sam efekt - wspomina Ahituv.
Beżowe komórki tłuszczowe dominowały w ten sposób nad dwoma różnymi typami komórek raka piersi, a także komórkami raka jelita grubego, trzustki i prostaty.
Badania laboratoryjne to jedno, ale badacze wciąż nie wiedzieli, czy wszczepione beżowe komórki tłuszczowe zadziałają w bardziej realistycznych warunkach. Dlatego postanowili wszczepić spójne skupiska wyhodowanych laboratoryjnie komórek tłuszczowych obok guzów nowotworowych u myszy. Metoda okazała się skuteczna, komórki tłuszczowe pochłaniały wszystkie dostępne składniki odżywcze i hamowały rozwój tkanki nowotworowej, zarówno w przypadku raka piersi, jak i na zwierzęcych modelach raka trzustki i prostaty. Działało to nawet wtedy, gdy beżowe komórki tłuszczowe były wszczepiane daleko od komórek raka piersi.
Aby zobaczyć, jak metoda zadziała w tkankach ludzkich, Ahituv i Nguyen podjęli współpracę z dr Jennifer Rosenbluth, która w UCSF zajmuje się rakiem piersi i zgromadziła archiwum komórek tłuszczowych i komórek nowotworowych pobranych podczas zabiegów mastektomii.
Ponieważ pierś ma dużo tkanki tłuszczowej, mogliśmy pobrać tłuszcz od tej samej pacjentki, zmodyfikować go i poddać eksperymentowi laboratoryjnemu z własnymi komórkami jej raka piersi - tłumaczy Ahituv. Komórki "beżowego" tłuszczu "wygrywały" rywalizację zarówno w naczyniach laboratoryjnych, jak i wtedy gdy wszczepiano je myszom.
Autorzy podkreślają, że komórki tłuszczowe jako narzędzie terapii mają wiele zalet, są łatwe do pozyskania od pacjentów, dobrze rozwijają się w laboratorium i mogą być modyfikowane do ekspresji różnych genów i przyjmowania różnych ról biologicznych. Lata doświadczeń medycyny estetycznej pokazały, że pozostają w miejscu przeszczepu i nie prowokują reakcji układu odpornościowego. Ich zdolność do pokonywania raka, nawet gdy nie są bezpośrednio umiejscowione obok guzów, może okazać się nieoceniona w leczeniu trudno dostępnych nowotworów, takich jak glejak.