Глубокие изменения в метаболизме раковых клеток известны уже почти 100 лет, и многие аспекты этих изменений учёные продолжают активно изучать и обсуждать. Оптические методы диагностики широко используются в биологии и медицине для обнаружения патологических состояний биотканей. Команда сотрудников лаборатории клеточной физиологии и патологии Научно-технологического центра биомедицинской фотоники ОГУ им. И. С. Тургенева, Орловской областной клинической больницы и Университетского Колледжа Лондона UCL (Великобритания) опубликовала статью об изучении опухолевых клеток «Detection of NADH and NADPH levels in vivo identifies shift of glucose metabolism in cancer to energy production» в журнале FEBS Journal (Q1, IF 5.622). Исследование в том числе поддержано грантом Российского научного фонда.
Работа посвящена исследованию метаболических изменений в тканях опухоли печени ex vivo в мышиной модели гепатоцеллюлярной карциномы и in vivo у пациентов с этим диагнозом. Учёные исследовали особенности метаболизма в срезах паренхимы и опухоли печени лабораторных животных, имеющих смоделированную патологию (гепатоцеллюлярную карциному), а также непосредственно у пациентов с таким диагнозом. Оригинальный подход к анализу данных позволил установить, что метаболическая перестройка в раковых клетках идёт в основном по пути изменения энергетического обмена — в частности, увеличения интенсивности гликолиза. Результаты получаются быстрее, чем при гистопатологических исследованиях.
Для исследований учёные использовали метод флуоресцентной спектроскопии. Термин «оптическая биопсия» — устоявшееся понятие в данной области исследования. Метод флуоресцентной спектроскопии с временным разрешением является методом оптической биопсии и не отличается от него, так как является его разновидностью. Особенностью данного исследования было то, что в ОГУ разработали подход регистрации сигналов затухания сигнала флуоресценции через тонкоигольный зонд, совместимый со стандартными иглами для проведения чрескожной биопсии печени.
Полученные результаты показали повышение уровня кофермента NADH (в основном отвечающего за энергетический обмен) не только в опухолях, как ожидалось, но и в окружающих тканях печени. При этом в тканях опухоли также было выявлено снижение уровня NADPH, производства активных форм кислорода и глутатиона. Таким образом, глюкозозависимая продукция NADH и NADPH в опухолях претерпела заметный сдвиг в сторону производства энергии, а не синтеза NADPH для поддержания окислительно-восстановительного баланса.
Продолжение исследований будет направлено на набор клинических данных и поиск связей между метаболическими изменениями, типом опухоли печени (первичная или метастазы) и её агрессивностью.
Работа, объединяющая в себе создание устройства для регистрации времени жизни флуоресценции через тонкоигольный зонд и анализ данных с точки зрения биоэнергетики клетки, выполнена в рамках проекта Российского научного фонда «Разработка мультимодальной оптической диагностической технологии для анализа структурно-функционального состояния печени при чрескожной пункционной биопсии».
