Эффект варбурга в онкологии

Невероятно, но современная история исследования рака начинается с морских ежей. В первом десятилетии 20 в. немецкий биолог Теодор Бовери обнаружил, что если оплодотворить яйца морских ежей не одним, а двумя спермиями, то некоторые из клеток в конечном итоге будут иметь нарушения в наборе хромосом и не смогут правильно развиваться. Ещё до возникновения современной генетики, Бовери знал, что раковые клетки, как и измененные клетки морских ежей, содержат неправильные хромосомы; он предположил, что, чем бы ни был вызван рак, это каким-то образом влияет на хромосомы.

В наши дни именно Бовери знаменит как первооткрыватель природы рака, но другой немецкий ученый, Отто Варбург, изучал клетки морских ежей примерно в тоже время, что и Бовери. Его исследование тогда было расценено как крупный прорыв в нашем понимании рака. Однако в последующие десятилетия открытие Варбурга почти полностью пропало из раковых хроник, его вклад считался столь незначительным, что упоминания о нем исчезли и из учебников.

В отличие от Бовери, Варбурга не интересовали хромосомы морских ежей. Вместо этого Варбург сосредоточил внимание на энергии, получаемой клетками — на том, что способствовало их росту. Со временем Варбург переключился с морских ежей на опухолевые клетки крыс. В 1923 году он уже знал, что клетки морских ежей с ростом существенно увеличивают потребление кислорода, поэтому ожидал увидеть тот же эффект у крыс. Вместо этого раковые клетки, подпитывая собственный рост, поглощали глюкозу (сахар в крови) в громадных количествах и усваивали ее, обходясь без кислорода. Это не имело никакого смысла. Реакции, вызванные поглощением кислорода, гораздо более эффективны в планепреобразования питательных веществ в энергию, а раковым клеткам было доступно много кислорода. Однако когда Варбург проводил дополнительные эксперименты, в том числе и на человеческой опухоли, он каждый раз получал один и тот же результат. Раковые клетки жаждали глюкозы.

Это открытие впоследствии было названо эффектом Варбурга, который встречается примерно в 80% случаев рака. Это настолько распространенное явление для раковых опухолей, что при проведении позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), которая является важнейшим инструментом для определения стадии развития и диагностики рака, томограф просто выявляет места, где клетки поглощают глюкозу в излишних количествах. В большинстве случаев, чем больше глюкозы потребляют клетки, тем хуже состояние пациента.

Как правило, в каждом отдельном случае наблюдается множество раковых мутаций. Однако существует определенный набор способов, с помощью которых организм может поддерживать рост клеток. Раковые клетки прибегают к тем из них, которые не используются здоровыми клетками. Ученые, стоящие в авангарде возрождения идей Варбурга, возлагают свои надежды на то, что можно замедлить — или даже остановить — рост опухоли, если прервать одну или большинство химических реакций, которые используют клетки для активного размножения и при этом заставить клетки голодать от недостатка питательных веществ, в которых те отчаянно нуждаются.

Родившись в 1883 году в знаменитой семье Варбургов, Отто Варбург воспитывался как будущий вундеркинд от науки. Еще задолго до смерти Варбург был признан одним из величайших биохимиков 20 века, человеком, чьи открытия стали ключевыми не только в области исследования рака, но также в сфере понимания природы фотосинтеза и дыхания клеток. В 1931 году он стал лауреатом Нобелевской премии за свою работу о дыхании и еще дважды на нее выдвигался — оба раза за разные открытия. Согласно отчетам, он должен был снова удостоиться ее в 1944 году, но нацисты запрещали немецким гражданам принимать Премию.

Даже если эта теория может объяснить причины эффекта Варбурга, она все еще оставляет нерешенным вопрос о том, что именно толкает клетку на путь к эффекту Варбурга и раку. Ученые из ряда лучших онкологических больниц страны возглавили кампанию по возобновлению изучения эффекта Варбурга, надеясь найти ответ. Эти исследователи, в большинстве своем молекулярные биологи по образованию, обратились к проблемам метаболизма и эффекту Варбурга, потому что их собственные исследования привели каждого из них к одному и тому же выводу: ряд генов, вызывающих рак, долгое время известные за их роль в клеточном делении, также регулируют процесс потребления клеткой питательных веществ.

Крэйг Томпсон, президент и исполнительный директор Ракового центра имени Слоуна Кеттеринга, является одним из самых ярых сторонников такого обновленного фокуса на метаболизме. Согласно приводимой Томпсоном аналогии, эффект Варбурга можно воспринимать как социальный провал: расторжение договора одноклеточных организмов об обмене питательными веществами, подписанного, когда они объединили силы и стали многоклеточными организмами. Его исследование показало, что для питания клеткам необходимо получать сигналы от других клеток, точно так же, как при делении. Томпсон выдвинул предположение, что если ему удастся определить, какие мутации влияют на чрезмерное употребление клеткой глюкозы, это позволит в значительной степени объяснить, как в клетке начинает развиваться эффект Варбурга и рак в целом. Но поиски таких мутаций не привели Томпсона к абсолютно новому открытию. Вместо этого, они привели его к АКТ (внутриклеточный фермент, один из трех членов семейства протеинкиназ В — прим. Newочём), гену, уже известному молекулярным биологам своей ролью в стимуляции деления клеток. Сейчас Томпсон считает, что АКТ играет еще более фундаментальную роль в метаболизме.

В то время как Томпсон придал новый смысл роли АКТ, Чи Ван Данг, директор Ракового центра им. Абрамсона в Университете Пенсильвании, помог миру онкологии по-настоящему оценить то, как один в значительной степени изученный ген может весьма существенно повлиять на метаболизм опухоли. В 1997 году Данг стал одним из первых ученых, объединивших научные сферы молекулярной биологии и клеточного метаболизма, когда продемонстрировал, что МУС (ген, который кодирует белок, связывающийся с ДНК и являющийся фактором транскрипции — прим. Newочём ) — так называемый регуляторный ген, известный своей ролью в пролиферации клеток — напрямую нацелен на фермент, который может запустить эффект Варбурга. Данг вспоминает, как другие исследователи скептически относились к его заинтересованности вспомогательными ферментами, но он не сдавался, потому что понял важность следующего факта: раковые клетки не могут перестать есть.

Семинар Варбурга: Институт клеточной физиологии им. Кайзера Вильгельма (на данный момент является частью Общества Макса Планка) в Берлине, 1931 г. Источник: архив Общества Макса Планка в Берлине

Терапевтические методы, основанные на изучении метаболизма, имели впечатляющие успехи. Компания Agios Pharmaceuticals, среди основателей которой и сам Томпсон, в настоящий момент тестирует препарат, применяемый в случаях острого миелоидного лейкоза, когда другие методы лечения были неэффективны. Препарат ингибирует мутировавшие элементы метаболического фермента IDH 2 (изоцитрат дегидрогеназы — прим. Newочём). Клинические испытания показали, что почти у 40% пациентов с данным видом мутации наблюдается по меньшей мере частичная ремиссия.

Принимая во внимание случай игнорирования Варбурга, вполне объяснимо, что возможно самый перспективный метаболический препарат для лечения рака на протяжении десятилетий находился у всех на виду. Этот препарат, метформин, уже широко применяется для понижения уровня глюкозы в крови у диабетиков (в 2014 году в США было выписано 76,9 млн рецептов). В последующие годы, скорее всего, метформин будут использовать для лечения рака или, по крайней мере, для профилактики развития некоторых его разновидностей. Ввиду того, что метформин способен влиять на ряд путей обмена веществ, точный механизм достижения им противораковых эффектов остается предметом споров. Однако результаты множества эпидемиологических исследований поразительны. У диабетиков, принимающих метформин, рак развивается со значительно меньшей вероятностью, чем у больных сахарным диабетом, не принимающих данный препарат; даже в случае развития онкологического заболевания вероятность летального исхода у первой группы по-прежнему значительно меньше.

К концу своей жизни Варбург становился все более и более одержим своей диетой. Он верил в то, что появление рака можно предотвратить, и считал, что добавление химикатов в пищу и сельскохозяйственные продукты может провоцировать рост опухолей, так как это вредит процессу дыхания. Он не ел хлебобулочные изделия, если они не были приготовлены у него дома. Он пил молоко, взятое у коров определенной породы, и использовал центрифугу в своей лаборатории для производства собственных сливок и масла.

Высокий уровень инсулина прочно связан с ожирением; ожидается, что оно в скором времени обгонит курение и станет лидирующим этиологическим фактором предотвратимых онкологических заболеваний. У разновидностей рака, связанных с ожирением и/или диабетом, присутствует большее количество рецепторов инсулина и ИФР-1, а у людей с дефектными рецепторами ИФР-1 фактически наблюдается иммунитет к раковым заболеваниям. Ретроспективные исследования, анализирующие истории болезни онкобольных, указывают на то, что многие больные с раком груди, поджелудочной железы или колоректальным раком имели повышенный уровень инсулина до постановки диагноза. Возможно, не так уж это и удивительно, что, когда исследователи хотят вырастить клетки рака груди в лаборатории, они добавляют инсулин в тканевую культуру. Когда они извлекают инсулин, раковые клетки погибают.

содержание

1 исследование Варбург
2 Основа
3 Возможные объяснения
4 ингибиторов Гликолитических
- 4,1 уровень глюкозы в крови
5 Альтернативные модели
6 метаболизма рака и эпигенетика
7 исследований Drug
8 Варбург эффект в нераковых клетках
9 Ссылки

исследования Варбурга

основа

Нормальные клетки вырабатывают в основном энергию через митохондриального окислительного фосфорилирования . Тем не менее, большинство раковых клеток преимущественно производят свою энергию за счетом высокой скорости гликолиза с последующей ферментацией молочной кислоты даже в присутствии обильного кислорода. Аэробного гликолиза является менее эффективным , чем окислительного фосфорилирования в терминах аденозинтрифосфат производства, но приводит к повышенной генерации дополнительных метаболитов , которые могут принести пользу , особенно пролиферирующих клеток.

Эффект Варбурга был хорошо изучен, но его точная природа остается неясной, что затрудняет начало любой работы, которая будет исследовать его терапевтический потенциал.

Диагностический эффект Варбурга является основой для ПЭТ , в которой вводили радиоактивные аналоговые глюкозы обнаруживаются при более высоких концентрациях в злокачественных раковых заболеваниях , чем в других тканях.

Отто Варбург предположил , это изменение в обмене веществ является основной причиной рака, требование теперь известен как гипотеза Варбурга . Сегодня мутации в онкогенов и генов - супрессоров опухолей , как полагают, ответственен за злокачественной трансформации , и эффект Варбурга считается результатом этих мутаций , а не причина.

Возможные объяснения

Эффект Варбурга может быть просто следствием повреждения митохондрий при раке, или приспособление к среде с низким содержанием кислорода в опухоли или в результате генов рака выключая митохондрии, которые участвуют в клетках апоптоза программы , которая убивает раковые клетки , Он также может быть эффект , связанный с клеточной пролиферации. Поскольку гликолиз обеспечивает большинство строительных блоков , необходимых для пролиферации клеток, раковые клетки (и нормальные пролиферирующие клетки) были предложены необходимо активировать гликолиза, несмотря на присутствие кислорода, чтобы размножаться. Данные атрибуты некоторые из высокой анаэробной гликолитической ставки к суперэкспрессированной форме митохондрии связанной гексокиназы , ответственной за вождение высокой активности гликолитической. В раке почки , этот эффект может быть обусловлен наличием мутаций в супрессоре опухоли фон Хиппель-Линдау

d гене повышающей регуляции гликолитических ферментов, включая сплайс изоформ M2 пируваткиназы. TP53 мутация поражает энергетический метаболизм и увеличивает гликолиз при раке молочной железы.

Эффект Варбурга связано с поглощением и утилизации глюкозы, так как это набрасывается как митохондриальная активность регулируется. Озабоченность лежит меньше повреждений митохондриальных и больше в изменении активности. С другой стороны, опухолевые клетки обладают повышенной скоростью гликолиза, которые могут быть объяснены с повреждением митохондрий.

В марте 2008 года , Льюис С. Cantley и его коллеги объявили о том , что опухоль M2-PK , одной из форм пируваткиназы фермента , приводит к возникновению эффекта Варбурга. Опухоль M2-PK производится во всех быстро делящихся клетках и отвечают за включение раковых клеток потребляют глюкозу в ускоренном темпе; на заставляя клетки , чтобы перейти к альтернативной форме пируваткиназы путем ингибирования продуцирования опухоли M2-PK, их рост сдерживается. Исследователи признали тот факт , что точная химия метаболизма глюкозы может варьироваться в различных формах рака; Однако, PKM2 был выявлен во всех раковых клеток , которые они испытали. Эта форма фермента обычно не находится в здоровой ткани, хотя, по- видимому необходимо , когда клетки должны быстро размножаться, например, в заживлении ран или кроветворение .

Гликолитические ингибиторы

Многие вещества были разработаны , которые ингибируют гликолиз, и такие ингибиторы в настоящее время являются предметом интенсивных исследований в качестве противоопухолевых агентов, в том числе SB-204990, 2-дезокси-D-глюкозы (2DG), 3-bromopyruvate (3-BrPA, бромпировиноградной кислоты, или bromopyruvate), 3-бром-2-оксопропионат-1-пропиловый эфир (3-BrOP), 5-thioglucose и дихлоруксусная кислота (DCA). Клинические испытания для 2-DG [2008] показали медленное начисление и были прекращены. Там нет доказательств еще [2012] для поддержки использования DCA для лечения рака.

Альфа-циано-4-гидроксикоричная кислота (АСС; ДОЦ), ингибитор малой молекулы монокарбоксилата транспортеры (МСТ; которые предотвращают выработку молочной кислоты в опухолях) был успешно использована в качестве метаболической мишени в опухоли головного мозга доклинических исследований. Более высокие ингибиторы сродства MCT были разработаны и в настоящее время проходят клинические испытания на Astra-Zeneca.

Пируват - дегидрогеназы катализирует лимитирующей стадией в аэробном окислении глюкозы и пирувата и связывает гликолиз в цикле трикарбоновых кислот (TCA). АКН действует структурный аналог пируваты и активирует пирувата дегидрогеназа комплекс (PDC) ингибировать пируватдегидрогеназные киназы, чтобы сохранить комплекс в его не-фосфорилированной форме. АКН уменьшает экспрессию киназ, предотвращая инактивацию PDC, что позволяет превращение пирувата в ацетил-КоА , а не лактата через анаэробного дыхания, позволяя тем самым клеточное дыхание , чтобы продолжить. Благодаря этому механизму действия, DCA работает , чтобы противодействовать увеличению производства лактата , проявляемой опухолевых клеток, позволяя ЦТК в metabolse его окислительного фосфорилирования . DCA не был оценен в качестве единственного лечения рака все же, как исследования по клинической активности препарата еще в стадии разработки , но это было показано , чтобы быть эффективными при использовании с другими методами лечения рака. Нейротоксичность и фармакокинетика препарата все еще должны быть проверены , но если его оценки являются удовлетворительными это может быть очень полезным , поскольку оно является недорогой маленькой молекулой.

Высокие уровни глюкозы , как были показаны для ускорения пролиферации раковых клеток в пробирке, в то время как лишение глюкозы приводит к апоптозу [править] . Эти результаты инициировали дальнейшее изучение влияния ограничения углеводов на рост опухоли. Клинические данные показывают , что более низкие уровни глюкозы в крови у больного раком поздней стадии коррелируют с лучшими результатами.

Альтернативные модели

Метаболизм Рак и эпигенетика

Питательный коэффициент использование резко изменяется , когда клетки получают сигналы пролиферируют. Характерные метаболические изменения позволяют клетки , чтобы удовлетворить большие биосинтетических требования , связанные с ростом и делением клеток. Изменения в лимитирующим гликолитических ферментов метаболизма перенаправлять для поддержания роста и пролиферации. Метаболический перепрограммирование при раке во многом связано с онкогенной активации путей передачи сигнала и факторов транскрипции. Хотя и не столь хорошо изучены, эпигенетические механизмы также способствуют регуляции метаболизма экспрессии генов при раке. Взаимно, накапливая данные свидетельствуют о том, что метаболические изменения могут повлиять на эпигеном. Понимание связи между метаболизмом и эпигенетикой в раковых клетках может открыть новые возможности для стратегий по борьбе с раком.

исследования Drug

По состоянию на 2013 год, ученые исследовались возможность терапевтического значения, представленного эффект Варбурга. Увеличение потребления питательных веществ раковыми клетками рассматривалась в качестве возможной цели лечения путем использования важнейшего инструмента распространения рака, но остается неясным, может ли это привести к разработке лекарств, которые имеют терапевтический эффект.

Варбург эффект в не-раковых клеток

Активированные Т - лимфоциты имеют много раз выше , спрос на энергию , чем quiscent них. Энергия в основном используется для пролиферации, diferentiation и различных эффекторных механизмов (например цитокина производства). Поэтому быстрый рост метаболизма необходим при активации Т - лимфоцитов. Периферическая кровь, среда обитание активированных Т - лимфоциты, стабильная концентрация глюкозы предлагает opportutiny переключателя для быстрой утилизации глюкозы, в то время как ключевая роль играет сорецептор CD28 . Исследования показывают , параллель между инсулином и CD3 сигнализации / CD28. И приводит к более высокой экспрессии и экспозиции глюкозы переносчика 1 ( GLUT-1 ) на поверхности клеток посредством активации Akt - киназы . Кроме того трансдукции сигнала CD28 , приводит не только к повышению поглощения глюкозы , но еще более высокой скорости гликолиза. Большинство глюкозы , принятых активированными Т - лимфоцитами метаболизируется в лактат и выбросили из клеток. В заключении активированного Т lympocytes показывает более высокое поглощение глюкозы и предпочитает гликолиз от окислительного фосфорилирования в аэробных условиях. Эти данные свидетельствуют о том, что Варбург обмен веществ , а физиологическое явление , чем уникальный для раковых клеток.

Современные технологии изучения биоэнергетики клеток, такие как метод анализа внеклеточных потоков (extracellular flux analyzer, XF), открывают новую страницу в молекулярной онкологии, демонстрируя связь метаболических процессов с ключевыми признаками злокачественной опухоли: гетерогенностью, метастазированием, перепрограммированием клеточного окружения. На основании этих данных исследователи разрабатывают новые, метаболически ориентированные типы антираковой терапии.

Биоэнергетика

Хорошо забытое старое

Рисунок 1. Эффект Варбурга в опухолевых клетках. Нормальные клетки в присутствии кислорода используют преимущественно митохондриальное окисление, в то время как раковые клетки — гликолиз.

Методы анализа состояния клеточного метаболизма находят свое применение в самых разных направлениях онкологической науки. Приведенный ниже перечень решаемых ими задач наверняка не является исчерпывающим, однако позволяет составить некоторое представление о потенциале метаболического подхода.

Метаболический обмен и гетерогенность опухоли

Современная онкология далеко ушла от представления об опухоли как о целостной и, в общем, однородной структуре. Да, действительно, большинство опухолей начинается, по-видимому, с одной-единственной трансформировавшейся клетки (или с небольшого их числа — в случае опухолей поликлонального происхождения). Однако дальше потомки этой прораковой клетки накапливают мутации и повреждения независимо, формируя различные субпопуляции клеток, среди которых в полном соответствии с дарвиновской теорией естественного отбора преимущество получают наиболее приспособленные. И хотя влияние первичных мутаций, повернувших здоровую клетку на путь злокачественного перерождения (их еще называют драйверными мутациями), нельзя недооценивать, чем дальше, тем более очевидным становится понимание, что для эффективного лечения опухоли необходимо учитывать присущую ее клеткам разнородность.

Анализировать опухоль можно на самых разных уровнях — генетическом (проводя секвенирование образцов), экспрессионном и так далее. Но это весьма дорогие и непростые методы, в то время как анализ метаболического типа представляет собой достаточно простой и информативный метод, сообщающий существенную информацию о физиологии раковой клетки. Вот, например, статья в Nature, посвященная исследованию мышиной модели рака поджелудочной железы (pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC) — Oncogene ablation-resistant pancreatic cancer cells depend on mitochondrial function [5]. Характерной драйверной мутацией этой формы рака является мутация гена KRAS, однако тагретная терапия, направленая на снижение патологической активности этого онкогена, которая, по идее, должна приводить к гибели опухоли, оказывается не всегда эффективна, и частота опухолевых рецидивов указывает на то, что, хотя все клетки опухоли несут эту мутацию, среди них есть такие, которые способны компенсировать таргетную терапию, — типичный пример гетерогенности.

Микроокружение опухоли

Не только сами раковые клетки могут быть объектом интереса ученых, занимающихся молекулярной онкологией. В последние годы все больше внимания исследователей привлекает ближайшее опухолевое окружение (tumor microenvironment) [6]. Составляющие его иммунные и неиммунные клетки оказывают значительное влияние на скорость развития опухоли, вероятность метастазирования, прогноз выживания пациента. Связь метаболизма с состоянием микроокружения двояка. С одной стороны, метаболиты, выделяемые опухолевой клеткой, оказывают влияние на клетки рядом. Так, например, лактат является одним из факторов, угнетающих антиопухолевую функцию макрофагов [7].

Рисунок 2а. Связь между преобладающим типом метаболического обмена в опухоли и угнетением местного иммунного ответа. Схема метаболической конкуренции Т-лимфоцитов и опухолевых клеток за глюкозу. Если лимфоциты получают достаточное питание, опухоль уничтожается, если питание лимфоцитов недостаточно, опухоль прогрессирует.

Рисунок 2б. Связь между преобладающим типом метаболического обмена в опухоли и угнетением местного иммунного ответа. Опухоль типа R в норме уничтожается иммунной системой мыши, но когда из нее отобрали клоны с повышенной активностью гликолиза (R-1%), иммунная система перестала сдерживать рост опухоли (по оси Х — число дней после трансплантации опухоли; по оси Y — диаметр опухоли).

Связь с метастазированием

Фармакология

Пример с аспирином, который оказался не только эффективным противовоспалительным препаратом, но также мощным профилактическим средством для предотвращения инфарктов и инсультов [16], побуждает исследователей не только искать новые лекарства, но и проверять и перепроверять давно известные препараты на предмет не выявленных ранее эффектов.

Примером использования анализа основных метаболических путей для скрининга потенциальных лекарств, модулирующих метаболизм, хотя и не связанного напрямую с раком, но демонстрирующего общие принципы подхода, может служить исследование, в котором авторы сравнили эффект более 3500 малых молекул на рост и деление фибробластов в средах с глюкозой и галактозой [17]. Как и ожидалось, известные хемотерапевтические агенты сильнее угнетали рост клеток в среде с глюкозой, в то время как агенты, известные своим влиянием на митохондриальную дыхательную цепь, подавляли рост и деление клеток в галактозной среде. Однако наряду с наблюдением ожидаемых эффектов в ходе этого скрининга обнаружили, что такое вещество как меклизин (meclizine), входящее в состав безрецептурных препаратов от тошноты и головокружения, способно эффективно перенаправлять метаболизм клеток на гликолитический путь, что, возможно, в будущем обеспечит этому препарату новые пути применения.

Разные работы — один метод

Наука и технология идут рука об руку, и появление новых методов часто стимулирует развитие целых научных направлений. Возможно, прорыв, происходящий в клеточной биоэнергетике рака, свидетелями которого мы является, также может быть отнесен (по крайней мере, частично) на счет развития новых экспериментальных техник.

Традиционные экспериментальные подходы в биоэнергетике включали в себя целый ряд сложный и трудоемких методов, таких как последовательное и независимое измерение клеточного дыхания, поглощения глюкозы, выработки лактата и анализ функции митохондрий, которые требовали много времени, подразумевали использование меченых радиоизотопом агентов, а главное, как правило, не предоставляли данные в режиме реального времени. Однако с появлением нового поколения метаболических анализаторов ситуация изменилась.

Рисунок 3. Основные параметры, характеризующие гликолитический и митохондриальный пути в клетке.

На мировом научном рынке (в том числе и в России) автоматические анализаторы, использующие технологию XF, представлены маркой Seahorse (Agilent Technologies, США). Автоматические анализаторы Seahorse — это компактные высокопроизводительные приборы, способные анализировать одновременно до 96 клеточных проб. Использование этой технологии не требует добавления красителей или радиоактивно меченых изотопов.

Схему прибора и образец графика соотношений ECAR/OCR можно увидеть на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема устройства автоматического анализатора Seahorse. Клетки (Сell) помещают в пластиковые ячейки. На рабочей поверхности анализатора присутствуют два типа сенсоров (Sensors): черные измеряют скорость потребления кислорода (OCR), серые — скорость закисления среды (ECAR). Четыре инъектора (Compound) позволяют вводить в систему лекарства, ингибиторы и другие активные вещества. График показывает соотношение OCR/ECAR в экспериментальной системе через 5 мин после начала эксперимента.

Измерение анализаторами Seahorse требует в 10–20 раз меньшего количества клеток и объема реагентов, чем традиционные методы анализа клеточного метаболизма, что обусловливает более низкую себестоимость анализа одного образца. При этом в случае необходимости в систему может автоматически инъецироваться до четырех препаратов (ингибиторов или стимуляторов метаболизма, тестируемых лекарств, токсинов и др.). Для тестирования можно использовать и выделенные митохондрии, и целые живые клетки различного происхождения (как ресуспендированные, так и в клеточном монослое), и даже целые инсулярные островки поджелудочной железы. Метод — неинвазивный и недеструктивный; клетки остаются жизнеспособными и могут быть использованы для последующих экспериментов. Кроме того, как большинство современных приборов, анализаторы метаболизма нового поколения имеют собственное программное обеспечение для анализа полученных данных, которое позволяет экспортировать информацию в файл программы MS Excel для возможной последующей обработки с использованием других программ.

Победа над раком несомненно продлит срок человеческой жизни, однако для того чтобы эта жизнь была не только долгой, но и полноценной, науке предстоит победить не менее грозного врага, а именно нейродегенеративные заболевания. О том, какой вклад в изучения болезней Альцгеймера, Паркинсона и похожих нарушений может внести современная биоэнергетика, мы поговорим в заключительной статье нашего миницикла.

молекулярная онкология;
преимплантационный скрининг;
цитогенетика;
пренатальные и постнатальные исследования;
диагностика инфекций, наследственных, мультифакторных заболеваний;
детекция генетически модифицированных компонентов и бактериального загрязнения в продуктах питания;
криминалистика.

Наши сотрудники оказывают помощь

в организации лабораторий любого уровня сложности — ПЦР, клеточных и биотехнологий, секвенирования (в том числе нового поколения);
в подборе оптимального комплекта оборудования — с учетом его совместимости с тест-системами, спектром решаемых задач, пропускной способностью и ресурсными возможностями лаборатории.

Мы осуществляем

комплексную поставку оборудования для всех этапов анализа — пробоподготовки, амплификации, различных видов детекции, архивирования результатов;
запуск оборудования и обучение персонала;
поставку расходных материалов и реагентов для диагностики и научных исследований;
поиск и поставку тест-систем для решения уникальных задач и задач, требующих применения пока еще редких передовых технологий.

Мы работаем

с отлично зарекомендовавшими себя мировыми брендами (Beckman Coulter, Bio-Rad, Molecular Devices, UVP, Thermo Fisher Scientific);
с инновационной продукцией (для исследований клеточного метаболизма, MLPA, PGS, NGS).

анализ метаболического фенотипа клеток в микропланшетах с разным числом лунок (возможно решение сразу нескольких задач за 1,5–2 часа);
широкий спектр объектов исследования (выделенные митохондрии, монослои, 3D-культуры и островки клеток, биоптаты, срезы тканей, небольшие эмбрионы и модельные организмы);
измерение в каждой лунке в режиме реального времени динамики сразу двух клеточных показателей — потребления кислорода (отражает интенсивность митохондриального дыхания) и выделения лактата (отражает интенсивность гликолиза);
анализ ответа клеток на автоматическое введение субстратов и модуляторов дыхания (до 4 препаратов в каждую лунку);
помощь в решении множества исследовательских задач, касающихся рака, ожирения, диабета, иммунитета, старения и т.д.

Читайте также: