Vulnerable Momente für die Energieproduktion von Krebszellen " von Spieltheorie Modell enthüllt

Krebs ist kein Spiel , aber die Forscher an der Johns Hopkins leihen Ideen aus evolutionären Spieltheorie zu lernen, wie Zellen kooperieren innerhalb ein Tumor um Energie zu sammeln. Ihre Experimente , sagen sie, könnte die ideale Zeit, um metastatic Krebszelle Zusammenarbeit stören und machen ein Tumor anfälliger für Krebsmedikamente zu identifizieren.


Die Zusammenarbeit zwischen den sauerstoffarmen Krebszellen (rot) und sauerstoffreiche diejenigen (grün) dargestellt.
Credit: Labor für Kenneth Pienta , Johns Hopkins .

"Die Realität ist , dass wir immer noch nicht metastasierendem Krebs , die von ihren primären Orgel und Spieltheorie ausgebreitet hat ergänzt unsere Bemühungen, das Problem anzugreifen, zu heilen ", sagt Kenneth J. Pienta , MD, die Donald S. Coffey Professor für Urologie an der Johns Hopkins Brady Urologische Institut und Leiter der Prostatakrebs- Programm an der Johns Hopkins Kimmel Cancer Center. Eine Beschreibung der Arbeit erscheint in einem kürzlich veröffentlichten Bericht in der Fachzeitschrift Schnittstelle Focus.

Die Spieltheorie ist eine mathematische Untersuchung der strategischen Entscheidungsfindung , und wurde vielfach verwendet, um Konflikt und Kooperation zwischen Individuen und sogar Nationen prognostizieren , sondern zunehmend auf die Prognose von Zelle zu -Zell-Wechselwirkungen in der Biologie mit ökologischer Sicht angelegt . Tumoren enthalten eine Vielzahl von Zellen Schalten zwischen kooperativen ähnlichen WettbewerbsähnlicheZustände , sagte Ardeshir Kianercy , Ph.D., ein Postdoc-Forscher in Pienta Labor . " Um Tumorzellen isoliert zu studieren ist nicht genug ", betonte er . " Es macht Sinn, ihr Verhalten und ihre Beziehung zu anderen Zellen zu untersuchen und zusammen , wie sie zusammenweiterentwickeln . "

In ihrer Forschung verwendeten die Johns Hopkins Wissenschaftler mathematische und Computerwerkzeuge , die Spieleparameter auf der Grundlage biologischer Interaktionen zwischen zwei Arten von Tumorzellen , eine sauerstoffreiche und die andere sauerstoffarmen einzurichten . Zellen in einem Tumor in verschiedenen Arten von Energiestoffwechsel eingreifen , je nachdem, wie nahe sie eine sauerstoffreiche Blutzufuhr . Tumorzellen in sauerstoffarmen Umgebungen Verwenden Sie das Zucker Glukose zur Energiegewinnung und als Teil des Prozesses , lassen eine Substanz namens Laktat. Sauerstoffreichen Zellen nutzen diese Lactat in einer anderen Art von Energie-Stoffwechsel -Prozess und als Ergebnis , Release Glukose , die von sauerstoffarmen Zellen verwendet werden, um für ihre eigene Energie zu verbrennen .

Im Allgemeinen ist das Verfahren eine effiziente Partnerschaft, die einen Tumor gedeihen helfen können, aber die Partnerschaft verändert sich ständig , wie die Tumorzellen mutieren . Die Mutationsrate beeinflusst die Stärke der Energiepartnerschaften zwischen den sauerstoffreichen und sauerstoffarmen Zellen und Ebenen der Glukose und Laktat Produktion und Aufnahme , so die Wissenschaftler .

Die Anwendung der Spieltheorie Berechnungen, die für die Tumorzellen " Mutationsraten und potenziellen Glukose und Laktatwerte entfielen , fanden die Wissenschaftler heraus, dass in bestimmten Bereichen der Mutationsraten ", gibt es kritische Übergänge , wenn ein Tumor schaltet sich plötzlich zwischen verschiedenen Arten von Energiestoffwechselstrategien" Kianercy sagte . Dieser Schalter im Textbuch der Energieerzeugung Taktik kann passieren, wenn Tumoren Fortschritte und zu verbreiten.

Die Wissenschaftler glauben, Tumoren könnte besonders gefährdet in diesem Fenster der Strategie - Schalt sein , so dass es eine potenziell ideale Zeit für Kliniker , um den Tumor -Umgebung zu stören und zu zerstören , die Partnerschaft zwischen ihren Zellen .

Einige Tumorzellen , zum Beispiel kann die normalen Zellen um sie dazu zu bewegen Laktat Brennstoff auszulassen . Eine Therapie, die Laktattransportan die Tumorzellen während einer kritischen Übergangs stört "könnte einen Tumor zu einem Zustand, in dem die Zellen nicht miteinander zusammenarbeiten zu drücken ", erklärte Kianercy . "Und wenn sie sich nicht kooperativ , sind sie am ehesten in diesem Zustand zu bleiben und der Tumor kann anfälliger für Krebstherapien zu werden."

Pienta sagte, es ist noch nicht klar , ob diese Art von Stoffwechsel Zusammenarbeit in allen Tumoren auftritt. Aber die Spieltheorie Modell in der Studie verwendeten die Wissenschaftler gibt einen neuen Weg zu verstehen, wie Krebserkrankungen kann fortschreiten. "Wir wollen schließlich , um zu testen , wie wir diesen Prozess mit Therapien für Krebspatienten zu unterbrechen ", sagte er .