Los investigadores del UPMC Hillman Cancer Center proporcionan la primera evidencia concreta de la creencia de que las mitocondrias enfermas contaminan las células que supuestamente deben suministrar energía.
El documento, publicado esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , implica un experimento causal para iniciar una reacción en cadena mitocondrial que causa estragos en la célula, hasta el nivel genético.
"Me gusta llamarlo 'el efecto de Chernobyl': has encendido el reactor y ahora no puedes apagarlo", dijo el autor principal Bennett Van Houten, Ph.D., profesor de farmacología y químicabiología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh y en el Centro de Cáncer UPMC Hillman. "Usted tiene esta máquina de combustión limpia que ahora contamina como loco, y que la contaminación retroalimenta y perjudica la función de transporte de electrones. Es un círculo vicioso".
El equipo de Van Houten utilizó una nueva tecnología inventada por Marcel Bruchez, Ph.D., de la Universidad Carnegie Mellon, que produce especies dañinas de oxígeno reactivo, en este caso, oxígeno singlete, dentro de las mitocondrias cuando se expone a la luz.
"Ese es el incidente de Chernobyl", dijo Van Houten. "Una vez que apaga la luz, ya no hay más oxígeno singlete, pero ha interrumpido la cadena de transporte de electrones, por lo que después de 48 horas, las mitocondrias todavía tienen fugas reactivasoxígeno, pero las células no están muriendo, solo están allí en erupción "
En este punto, el núcleo de la célula está siendo golpeado por los radicales libres. Se contrae y se contorsiona. La célula deja de dividirse. Sin embargo, el ADN parece extrañamente intacto.
Es decir, hasta que los investigadores comiencen a observar específicamente los telómeros: las tapas protectoras en el extremo de cada cromosoma que les permiten continuar replicándose y reponiéndose. Los telómeros son extremadamente pequeños, por lo que el daño del ADN restringido solo a los telómeros puede no apareceren una prueba de genoma completo, como la que los investigadores habían estado usando hasta este momento.
"Si imagina el cromosoma como un automóvil, el telómero tendría el ancho de su placa de matrícula", dijo la coautora del estudio Patricia Opresko, Ph.D., profesora de salud ambiental y ocupacional en la Escuela de Graduados de Salud Pública de Pitt yUPMC Hillman.
Entonces, para ver los efectos genéticos del colapso mitocondrial, los investigadores tuvieron que iluminar esas pequeñas tapas con etiquetas fluorescentes, y he aquí, encontraron signos claros de fragilidad y rotura de los telómeros.
Luego, en un paso crítico, los investigadores repitieron todo el experimento en células con mitocondrias inactivadas. Sin las mitocondrias para perpetuar la reacción, no hubo acumulación de radicales libres dentro de la célula ni daños en los telómeros.
"Básicamente, apagamos la máquina antes de que tuviera la oportunidad de causar algún daño", dijo Van Houten.
Estos hallazgos podrían usarse para mejorar la terapia del cáncer fotodinámico, que implica bombardear tumores sólidos con especies reactivas de oxígeno utilizando luz suministrada con cables de fibra óptica, sugirió Van Houten.
Una cosa que su equipo descubrió en el curso de estos experimentos es que inhibir la ATM, una proteína que señala el daño del ADN, magnificó los efectos dañinos de las especies reactivas de oxígeno expulsadas por las mitocondrias. Las células no solo se marchitaron, sino que tambiénmurió.
Al combinar la terapia fotodinámica con la inhibición de ATM, es posible diseñar un sistema que elimine eficazmente las células cancerosas con luz, dijo Van Houten.
Otros autores en el estudio incluyen Wei Qian, Ph.D., Namrata Kumar, Vera Roginskaya, Elise Fouquerel, Ph.D. y Shruti Shiva, Ph.D., de Pitt; y Dmytro Kolodieznyi y Marcel Bruchez, Ph.D., De la Universidad Carnegie Mellon.
Esta investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud R33ES025606 y R01GM017268, el Instituto Nacional del Cáncer P30CA047904 y el Instituto de Envejecimiento UPMC.
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Materiales proporcionado por Universidad de Pittsburgh . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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