Bilim insanları kanser hücrelerinin gizli savunma mekanizmasını çözdü

Kanser araştırmalarında en kritik başlıklardan biri, tümör hücrelerinin kemoterapi, radyoterapi ve yeni nesil tedavilere karşı nasıl direnç geliştirdiğini anlamak. Montana Eyalet Üniversitesi’nde yürütülen dokuz yıllık araştırma, bu direnç mekanizmalarına ışık tutabilecek temel bir hücresel yolu ortaya çıkardı. MSU Tarım Fakültesi Mikrobiyoloji ve Hücre Biyolojisi Bölümü’nden Prof. Dr. Ed Schmidt liderliğindeki ekip, memeli hücrelerinin hayatta kalmak için ihtiyaç duyduğu sistein amino asidini üretmede bugüne kadar bilinmeyen alternatif bir mekanizma kullandığını belirledi. Keşif, hücre biyolojisinde uzun süredir kabul gören temel varsayımlardan birini de tartışmaya açtı.

SİSTEİN ÜRETİMİNDE BİLİNEN YOL AŞILDI
Canlı hücreler, protein yapılarını korumak ve oksidanların neden olduğu hasara karşı direnç göstermek için sisteine ihtiyaç duyuyor. Ancak sistein, hücrelerin dışında serbest halde bulunmadığı için hücreler normalde dış ortamda bulunan sistin adlı oksitlenmiş bileşiği içeri alıyor. Bu süreçte sistin, disülfit redüktaz adı verilen enzim sistemiyle sisteine dönüştürülüyor. Bilim dünyasında uzun yıllar boyunca bu sistemin memeli hücreleri için temel ve ikame edilemez bir yol olduğu kabul ediliyordu. MSU ekibinin çalışması ise ana sistem devre dışı kaldığında hücrelerin başka bir biyokimyasal yol kullanabildiğini gösterdi. Araştırmaya göre hücreler, zor koşullarda sistein ihtiyacını karşılamak için bugüne kadar fark edilmeyen yedek bir mekanizmayı devreye sokabiliyor.

İLK İPUCU FARE MODELLERİNDE ORTAYA ÇIKTI
Keşfin ilk işaretleri 2014 yılında laboratuvar ortamında gözlendi. İşlevsel bir disülfit redüktaz sistemine sahip olmamaları beklenen bazı fare modellerinin hayatta kalması ve üremeye devam etmesi, araştırmacıların dikkatini çekti. Prof. Schmidt, karaciğer üzerinde yaptığı fizyolojik testlerde bu durumun tesadüfi olmadığını gördü. Bunun üzerine araştırma, Budapeşte’deki Macar Ulusal Onkoloji Enstitüsü’nden Dr. Peter Nagy ile kurulan iş birliğiyle daha ayrıntılı hale getirildi. Ekip, yedi yıl boyunca bu sıra dışı hücresel davranışın arkasındaki mekanizmayı inceledi. Moleküler analizler, hücrelerin sistin içindeki disülfit bağını kırmak yerine, yakındaki bir karbon-kükürt bağını keserek sisteini serbest bırakabildiğini ortaya koydu.

KANSER DİRENCİ İÇİN YENİ HEDEF
Araştırmacılara göre bu alternatif yol, evrimsel süreçte hücreleri toksik bileşiklere ve oksidatif strese karşı koruyan bir savunma hattı olarak gelişmiş olabilir. Ancak aynı mekanizma, kanser hücrelerinin tedavilere direnç göstermesinde de rol oynayabiliyor. Prof. Ed Schmidt, hücreleri oksidanlardan ve toksinlerden koruyan bu mekanizmanın, kanser hücrelerini uygulanan tedavilere karşı da koruyabildiğini belirtti. Schmidt’e göre bu yedek yolun hedeflenmesi, mevcut kanser tedavilerinin etkisini artırabilecek yeni bir farmasötik strateji sunabilir. Bu nedenle keşif, özellikle kanser hücrelerinde söz konusu alternatif sistein üretim yolunu baskılayacak yeni inhibitör ilaçların geliştirilmesi açısından önem taşıyor. Böyle bir yaklaşım, tedaviye dirençli tümörlerde mevcut yöntemlerin daha etkili kullanılmasına katkı sağlayabilir.

ONKOLOJİ ARAŞTIRMALARINDA YENİ YÖN
MSU Tarım Fakültesi Dekanı Sreekala Bajwa, çalışmanın biyoteknoloji ve kanser araştırmalarında yeni tedavi yaklaşımlarına kapı açabilecek nitelikte olduğunu belirtti. Bajwa, bulgunun hücresel düzeyde mümkün olduğu düşünülen sınırları yeniden tanımladığını ifade etti. Prof. Schmidt’in yürüttüğü çalışmada gen düzenlemesi, fare genetiği, biyokimya ve metabolizma alanlarından araştırmacılar yer aldı. Laboratuvarda lisans öğrencisi olarak çalışmaya başlayan Zoe Seaford ve Sydney Austad, araştırmada ortak birinci yazar olarak görev aldı. Martina Serrano Alvarez, Reed Noyd ve Colin Miller da çalışmaya katkı sunan isimler arasında yer aldı. Keşif, kanser hücrelerinin hayatta kalma stratejilerini anlamak açısından yeni bir araştırma alanı açıyor. Hücrelerin bilinen biyokimyasal yollar çöktüğünde bile alternatif savunma mekanizmaları geliştirebilmesi, onkoloji ilaçlarında hedef seçimini yeniden şekillendirebilecek bir bulgu olarak öne çıkıyor.