El pH àcid, punt feble de les cèl·lules canceroses

Miquel Duran-Frigola, Investigador Associat del laboratori de Bioinformàtica Estructural i Biologia de Xarxes, IRB Barcelona
Miquel Duran-Frigola, Investigador Associat del laboratori de Bioinformàtica Estructural i Biologia de Xarxes, IRB Barcelona
  • <p>Miquel Duran-Frigola, Associate Researcher at the Structural Bioinformatics and Network Biology lab, IRB Barcelona</p>
  • <p>Computational prediction of the proliferation of healthy and cancerous cells at different intracellular pH. Cancer cells proliferate well at basic pH, but at acidic pH they become vulnerable</p>

Un nou model computacional permet identificar noves dianes terapèutiques per atacar les cèl·lules canceroses fent més àcid el seu pH.

L'estudi és fruit d'una col·laboració de l'IRB Barcelona amb el Moffitt Cancer Center i la Universitat de Maryland i s'ha publicat a Nature Communications.

Es coneix que les cèl·lules canceroses provoquen l'acidificació del seu entorn i, en conseqüència, s’alcalinitza l'interior de la pròpia cèl·lula. En principi, aquesta desregulació hauria de suposar un problema pel desenvolupament i la proliferació de les cèl·lules i, en canvi, en el càncer, passa tot el contrari. Un estudi, amb el químic computacional Miquel Duran-Frigola, de l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona), com a  co-primer autor, demostra que les cèl·lules canceroses proliferen menys i de manera menys robusta en acidificar el seu pH intern, obrint? així la possiblitat de noves perspectives terapèutiques.

Utilitzant desenes de milers de dades històriques d'assajos bioquímics i una base de dades d'expressió gènica de cèl·lules canceroses, els investigadors han desenvolupat un model computacional que analitza com es veu afectada l'activitat de gairebé 2.000 enzims metabòlics, per variacions en el pH. "Nosaltres som un laboratori computacional i ens dediquem a la biologia de sistemes. Vam voler abordar el problema a gran escala", apunta Miquel Duran-Frigola, Investigador Associat del laboratori de Bioinformàtica Estructural i Biologia de Xarxes dirigit per l'investigador ICREA Patrick Aloy. "Entendre la connexió entre les rutes metabòliques que funcionen millor a diferents pHs ens pot donar idees sobre els mecanismes que el càncer utilitza per subsistir en les seves condicions de pH bàsic", explica Duran-Frigola.

L'acidificació com a objectiu

Els investigadors han confirmat la hipòtesi que es van plantejar inicialment, segons la qual, si les cèl·lules del càncer proliferen còmodament amb nivells de pH alcalins, llavors serien més sensibles al pH àcid. Això obre la porta a considerar l'acidificació de l'interior de les cèl·lules canceroses, combinat amb teràpies de càncer més convencionals, com una bona estratègia terapèutica.

Noves dianes terapèutiques

A més, han pogut identificar els enzims metabòlics que fan sinergia amb l'acidesa intracel·lular en el desenvolupament del càncer i que els converteix en possibles dianes terapèutiques. Cinc d'aquestes dianes potencials han estat provades al laboratori, amb línies cel·lulars de càncer de mama, oferint resultats prometedors.

"Aquest treball és encara molt acadèmic, però creiem que algunes de les dianes identificades estan a punt per ser provades en animals i passar així a fases pre-clíniques més avançades", diu Miquel Duran-Frigola. L'estudi, realitzat en col·laboració amb els centres nord-americans Moffitt Cancer Center i la Universitat de Maryland s'ha publicat a la revista Nature Communications.

L'estudi ha estat possible gràcies a la col·laboració amb la University of Maryland i el MOFFIT.

 

Article de referència:

Erez Persi, Miquel Duran-Frigola, Mehdi Damaghi, William R. Roush, Patrick Aloy, John L. Cleveland, Robert J. Gillies & Eytan Ruppin

Systems analysis of intracellular pH vulnerabilities for cancer therapy

Nature Communications (2018) DOI 10.1038/s41467-018-05261-x