- En nyutvecklad molekylär sond har gjort det möjligt för forskare att se kväveoxid i tumörmikromiljöer.
- Utvecklarna av sonden såg att det hos möss fanns ett samband mellan ökade kväveoxidnivåer där tumörer utvecklas och en diet med hög fetthalt.
- Ett sådant samband mellan dieter med hög fetthalt och cancer kan leda till framsteg inom förebyggande, diagnos och behandling.
En ny studie undersöker sambandet mellan kostfett och kväveoxid (NO), vars höga nivåer har kopplats till inflammation.Inflammation har i sin tur kopplats till cancer.
För att observera NO på molekylär nivå utvecklade forskare vid Chan Lab vid Beckman Institute for Advanced Science and Technology vid University of Illinois i Urbana-Champaign (UIUC) en molekylär sond som kan producera bilder djupt inne i kroppsvävnaden.Kallad BL660-NO, gav sonden författarna till den nya studien en titt in i tumörmikromiljöer.
Forskarna bekräftade visuellt högre nivåer av NO hos möss som fick en diet med hög fetthalt jämfört med möss på en diet med låg fetthalt.
Studiens ledande medförfattare, senior forskningsassistent Dr.Anuj Yadav, säger att de "försöker förstå hur subtila förändringar i tumörens mikromiljö påverkar cancerutvecklingen på molekylär nivå."
Studien publicerades i ACS Central Science.
Sondning med BL660-NO
En molekylär sond är en grupp av atomer eller molekyler som används för att analysera egenskaperna hos andra molekyler genom att undersöka interaktionerna mellan sonden och molekylerna av intresse.BL660-NO är en NIR (nära-infraröd) bioluminiscerande sond.
Medan andra aktivitetsbaserade avkänning (ABS) molekylära prober har utvecklats, är BL660-NO den första specialbyggda för avbildning av NO.
Professor Jefferson Chan, docent i kemi vidUIUC och studiens huvudutredare, säger:
"Vår grupp är specialiserad på att göra designermolekyler, vilket gör att vi kan titta på molekylära egenskaper som är osynliga för blotta ögat. Vi designar dessa skräddarsydda molekyler för att upptäcka saker som inte var kända tidigare."
Dr.Douglas D.Thomas, docent vid institutionen för medicinsk kemi och farmakognosi vid UIUC, som inte var inblandad i studien, berättade för Medical News Today:
"De har utvecklat ett potentiellt användbart verktyg för att mäta in vivo-nivåer av NO, vilket inte är lätt att göra. Det här verktyget kan påskynda forskningen om NO-relaterade sjukdomar, inklusive cancer.”
"Den bioluminescensavbildningsbaserade sonden kommer att vara extremt användbar för detektering av NO i en tumörmikromiljö, säger Dr. Deepak Nagrath, docent i biomedicinsk teknik vid University of Michigan, som inte heller var involverad i studien.
"Särskilt, baserat på det senaste intresset för att förstå den synergistiska rollen av kost och kemoterapi, kommer denna sond att belysa dynamiken och heterogeniteten som finns i cancerformerna," sa han till MNT.
Vad BL660-NO såg
Forskarna genomförde en koststudie med BALB/c-möss som bär bröstcancer.Mössen som åt en kost med hög fetthalt där 60 % av kalorierna kom från fett blev överviktiga och utvecklade stora tumörer.De gav kontrollgruppen en diet med 10 % fett.De avbildade kväveoxidnivåer i båda grupperna.
Forskarna såg också en ökning av kväveoxid hos mössen som fick en diet med hög fetthalt.
"Konsekvensen av detta är att tumörens mikromiljö är ett mycket komplext system, och vi behöver verkligen förstå det för att förstå hur cancerutvecklingen fungerar", säger medförfattare till studien Michael Lee, en studentforskare vid Chan Lab.
"Många faktorer kan spela in i det här från kost till träning", säger Lee, "externa faktorer som vi inte riktigt tar hänsyn till att vi bör när vi överväger cancerbehandlingar."
Dr.Thomas var inte helt övertygad.
"Det här är potentiellt intressanta resultat. Men det här är en musstudie, och baserat på deras fynd tror jag inte att du kan göra ett mekanistiskt orsakssamband mellan en diet med hög fetthalt, mängder NO som upptäckts och ett sämre resultat utan ytterligare experiment, sa han.
En komplex länk: kväveoxid och cancer
Medan studien stöder tanken att kväveoxid krävs i en tumörmikromiljö, används höga doser av det också i kemoterapi som ett sätt att döda tumörceller.Detta visar att kopplingen mellan kväveoxid och cancer är komplex.
Dr.Nagrath sa att kväveoxid verkade på ett "bimodalt sätt" i cancerceller.
"En låg koncentration av NO stöder tumörtillväxt, proliferation och metastaser, medan en hög koncentration dödar cancercellerna genom DNA-skador och nitrosativ stress. Denna dubbla roll av NO kan också bero på diet och tumörmikromiljön, sa han.
Dr.Thomas sa att förhållandet mellan kväveoxid och tumörer verkade vara specifik för tumörtyp.
"I vissa fall korrelerar närvaron av NO (eller enzymerna som gör NO) till bättre patientprognos, men oftare är NO associerat med mer aggressiva cancerformer. Det finns till och med några experimentella cancerterapier som är utformade för att leverera NO till en tumör, sa han.
Prof.Chan sa att tack vare denna teknik kunde de upptäcka denna saknade molekylära länk.
"Nu när vi vet att detta händer, hur förhindrar vi det och hur förbättrar vi situationen?" han sa.
