- Eine neu entwickelte molekulare Sonde hat es Forschern ermöglicht, Stickoxid in Mikroumgebungen von Tumoren zu sehen.
- Die Entwickler der Sonde sahen bei Mäusen einen Zusammenhang zwischen erhöhten Stickoxidwerten, wo sich Tumore entwickeln, und einer fettreichen Ernährung.
- Ein solcher Zusammenhang zwischen fettreicher Ernährung und Krebs könnte zu Fortschritten in der Prävention, Diagnose und Behandlung führen.
Eine neue Studie untersucht den Zusammenhang zwischen Nahrungsfett und Stickstoffmonoxid (NO), dessen hohe Werte mit Entzündungen in Verbindung gebracht wurden.Entzündungen wiederum wurden mit Krebs in Verbindung gebracht.
Um NO auf molekularer Ebene zu beobachten, entwickelten Forscher am Chan Lab des Beckman Institute for Advanced Science and Technology an der University of Illinois in Urbana-Champaign (UIUC) eine molekulare Sonde, die Bilder tief im Körpergewebe erzeugen kann.Die Sonde mit der Bezeichnung BL660-NO ermöglichte den Autoren der neuen Studie einen Einblick in die Mikroumgebung von Tumoren.
Die Forscher bestätigten visuell höhere NO-Werte bei Mäusen, die mit einer fettreichen Diät gefüttert wurden, im Vergleich zu Mäusen, die eine fettarme Diät erhielten.
Der leitende Co-Autor der Studie, Senior Research Associate Dr.Anuj Yadav, sagt, sie „versuchen zu verstehen, wie subtile Veränderungen in der Mikroumgebung des Tumors das Fortschreiten des Krebses auf molekularer Ebene beeinflussen“.
Die Studie wurde in ACS Central Science veröffentlicht.
Antasten mit BL660-NO
Eine molekulare Sonde ist eine Gruppe von Atomen oder Molekülen, die verwendet wird, um die Eigenschaften anderer Moleküle zu analysieren, indem die Wechselwirkungen zwischen der Sonde und den interessierenden Molekülen untersucht werden.BL660-NO ist eine NIR (Nahinfrarot)-Biolumineszenzsonde.
Während andere aktivitätsbasierte molekulare Sensorsonden (ABS) entwickelt wurden, ist BL660-NO die erste, die speziell für die Bildgebung von NO entwickelt wurde.
Professor Jefferson Chan, außerordentlicher Professor für Chemie anUIUC und der Hauptforscher der Studie, sagt:
„Unsere Gruppe ist auf die Herstellung von Designermolekülen spezialisiert, die es uns ermöglichen, molekulare Merkmale zu betrachten, die mit bloßem Auge unsichtbar sind. Wir entwerfen diese maßgeschneiderten Moleküle, um Dinge zu entdecken, die vorher nicht bekannt waren.“
DR.Douglas D.Thomas, außerordentlicher Professor in der Abteilung für medizinische Chemie und Pharmakognosie an der UIUC, der nicht an der Studie beteiligt war, sagte gegenüber Medical News Today:
„Sie haben ein potenziell nützliches Instrument entwickelt, um den NO-Gehalt in vivo zu messen, was nicht einfach ist. Dieses Tool kann das Forschungstempo in Bezug auf NO-assoziierte Krankheiten, einschließlich Krebs, beschleunigen.“
„Die auf Biolumineszenz-Bildgebung basierende Sonde wird für den Nachweis von NO in einer Tumormikroumgebung äußerst nützlich sein“, sagte Dr. Deepak Nagrath, außerordentlicher Professor für Biomedizintechnik an der Universität von Michigan, der ebenfalls nicht an der Studie beteiligt war.
„Insbesondere aufgrund des jüngsten Interesses am Verständnis der synergistischen Rolle von Ernährung und Chemotherapie wird diese Untersuchung Licht auf die Dynamik und Heterogenität werfen, die bei Krebserkrankungen bestehen“, sagte er gegenüber MNT.
Was BL660-NO sah
Die Forscher führten eine Ernährungsstudie mit Brustkrebs-tragenden BALB/c-Mäusen durch.Die Mäuse, die eine fettreiche Ernährung zu sich nahmen, bei der 60 % der Kalorien aus Fett stammten, wurden fettleibig und entwickelten große Tumore.Sie fütterten die Kontrollgruppe mit einer Diät mit 10 % Fett.Sie bildeten die Stickoxidwerte in beiden Gruppen ab.
Die Forscher sahen auch einen Anstieg von Stickstoffmonoxid bei den Mäusen, denen eine fettreiche Ernährung verabreicht wurde.
„Dies impliziert, dass die Mikroumgebung des Tumors ein sehr komplexes System ist, und wir müssen es wirklich verstehen, um zu verstehen, wie das Fortschreiten von Krebs funktioniert“, sagt Co-Autor der Studie Michael Lee, ein studentischer Forscher im Chan Lab.
„Viele Faktoren können dazu beitragen, von der Ernährung bis zum Training“, sagt Lee, „externe Faktoren, die wir nicht wirklich berücksichtigen, die wir bei der Erwägung von Krebsbehandlungen sollten.“
DR.Thomas war nicht ganz überzeugt.
„Das sind potenziell interessante Ergebnisse. Dies ist jedoch eine Mausstudie, und basierend auf ihren Ergebnissen glaube ich nicht, dass Sie ohne weitere Experimente einen kausalen mechanistischen Zusammenhang zwischen einer fettreichen Ernährung, nachgewiesenen NO-Mengen und einem schlechteren Ergebnis herstellen können“, sagte er.
Eine komplexe Verbindung: Stickstoffmonoxid und Krebs
Während die Studie die Idee unterstützt, dass Stickstoffmonoxid in einer Tumormikroumgebung benötigt wird, werden hohe Dosen davon auch in der Chemotherapie als Mittel zum Abtöten von Tumorzellen verwendet.Dies zeigt, dass die Verbindung zwischen Stickoxid und Krebs komplex ist.
DR.Nagrath sagte, dass Stickoxid in Krebszellen „bimodal“ wirkte.
„Eine niedrige NO-Konzentration unterstützt das Tumorwachstum, die Proliferation und die Metastasierung, während eine hohe Konzentration die Krebszellen durch DNA-Schäden und nitrosativen Stress abtötet. Diese doppelte Rolle von NO könnte auch von der Ernährung und der Mikroumgebung des Tumors abhängen“, sagte er.
DR.Thomas sagte, dass die Beziehung zwischen Stickoxid und Tumoren tumortypspezifisch zu sein schien.
„In einigen Fällen korreliert das Vorhandensein von NO (oder der Enzyme, die NO bilden) mit einer besseren Patientenprognose, aber häufiger ist NO mit aggressiveren Krebsarten verbunden. Es gibt sogar einige experimentelle Krebstherapeutika, die darauf ausgelegt sind, einem Tumor NO zuzuführen“, sagte er.
Prof..Chan sagte, dass sie dank dieser Technologie in der Lage waren, diese fehlende molekulare Verbindung zu erkennen.
„Jetzt, wo wir wissen, dass dies passiert, wie können wir es verhindern und wie können wir die Situation verbessern?“ er sagte.
