Proč nádorové buňky „kradou“ mitochondrie?

Čím dál více se ukazuje, jak důležitou roli hrají mitochondrie v nádorovém bujení. Tyto nečekané poznatky se uplatňují i v hledání nového přístupu k účinné léčbě rakoviny.

Rakovina je komplexní onemocnění, což ztěžuje možnosti léčby. Existují dva základní terapeutické přístupy, z nichž každý má své výhody a nevýhody. Prvním je cílená léčba, zasahující jeden specifický molekulární cíl přítomný pouze v některých typech nádorů u úzké skupiny pacientů. Druhým je chemoterapie, zasahující širší spektrum nádorů u širší skupiny pacientů za cenu vyšších nežádoucích účinků, které jsou spojeny s její vyšší cytotoxicitou. Bylo by proto výhodné najít alternativní způsoby léčby rakoviny spojující slabší vedlejší účinky cílené terapie s možností aplikace širšímu okruhu pacientů indikovaných pro chemoterapii. V současné době se zdá, že takovým cílem by mohl být buněčný metabolismus, jehož důležitou součástí jsou i organely zvané mitochondrie.

Mitochondrie v buňkách plní důležité úkoly. Nejznámější je produkce buněčné energie ve formě ATP (adenosintrifosfátu), látky nezbytné pro naprostou většinu buněčných aktivit. ATP se tvoří v procesu oxidativní fosforylace enzymem ATP-syntáza (zvaným též komplex V), poháněným čtyřmi respiračními komplexy (nazývanými komplexy I–IV), které jsou odpovědné za buněčnou respiraci (viz článek Z topiče manažerem, Vesmír 98, 33, 2019/1).

Mitochondrie nesou vlastní dědičnou informaci ve formě mitochondriální DNA (mtDNA), která kóduje klíčové součásti komplexů oxidativní fosforylace (Vesmír 75, 553, 1996/10).  Mutace či delece mitochondriální DNA proto vedou k poruchám respirace a jsou příčinou vzniku vážných neuromuskulárních chorob souvisejících zejména s energetickou nedostatečností. V naší laboratoři se těmito chorobami nezabýváme, ale využili jsme závislosti respirace na mitochondriální DNA pro studium významu oxidativní fosforylace v nádorových onemocněních.

Proč je toto téma důležité? Důvodem je nepřesná interpretace výsledků klasických experimentů významného německého biochemika Otta Warburga, který již v první polovině 20. století ukázal, že rakovinné buňky mají zvýšenou aktivitu metabolické dráhy zvané glykolýza.

Jelikož glykolýza, podobně jako oxidativní fosforylace, produkuje ATP, toto vysoce zajímavé pozorování vedlo k mylnému a nepodloženému závěru, že mitochondrie spolu s oxidativní fosforylací nejsou pro rakovinné buňky nijak podstatné. Přitom otázka funkce oxidativní fosforylace v rakovinných buňkách je důležitá nejen z pohledu základní biologie, ale má též praktické důsledky pro vývoj inovativní léčby nádorových onemocnění.

Buněčná „krádež“