Új kutatások megváltoztathatják a rák kezelését az orvostudományban a mesterséges intelligencia korában

(Dan Tri) - A biológiai órával és a sejtek anyagcseréjével kapcsolatos új felfedezések kulcsfontosságúnak tekinthetők a hatékonyabb rákkezelés megnyitásához a mesterséges intelligencia korában.

A VinFuture 2025 Tudományos és Technológiai Hét keretében megrendezett „Fejlett anyagok, energiatechnológia és egészségügy a mesterséges intelligencia korában” című workshopon Dang Van Chi professzor egy olyan kutatást mutatott be, amely kimutatta, hogy a cirkadián ritmusok és a sejtek anyagcseréje kulcsszerepet játszanak az immunterápia és a célzott gyógyszerek hatékonyságának meghatározásában.

Dang Van Chi professzor a „Biológiai ritmusok, a rák anyagcseréje és az immunterápia” című előadásában nyilatkozik (Fotó: Hai Yen).

A cirkadián ritmusok kulcsszerepet játszanak a ráksejtek szabályozásában

A cirkadián ritmust az emberi test egyik legfontosabb szabályozórendszerének tartják. Ez a mechanizmus egy 24 órás ciklusban működő génhálózaton keresztül működik. Ahol a BMAL1 és a CLOCK két központi tényező, amelyek segítenek szabályozni az alvást, az energia-anyagcserét, a hormonokat és a homeosztázist.

Amikor a biológiai óra ritmikusan működik, a sejteknek egyértelmű munka- és pihenőidejük van. Amikor ez a ritmus felborul, a DNS-javító képesség csökken, és számos életfolyamat rendezetlenné válik.

A Cell Metabolism és a Nature Reviews Cancer folyóiratokban megjelent elemzések azt mutatják, hogy a cirkadián ritmus felborulása nemcsak az alvást és az anyagcserét befolyásolja, hanem az immunrendszert is gyengíti. Amikor az immunsejtek rossz időben aktiválódnak, a szervezet nehezebben tudja felismerni és elpusztítani a kóros sejteket, amelyek a rák csíráivá válhatnak.

A mechanizmus jobb megértése érdekében a tudósok gyakran állatmodelleket használnak. Ez a biomedicinális kutatások standard módszere, mivel képes befolyásolni a géneket, az élő környezetet és a sejtek aktivitását, ami emberi vizsgálatokban nem lehetséges. Sok kísérletben egereket választanak, mert genetikájuk és biológiai mechanizmusaik hasonlóak az emberéhez.

Amikor a kutatók eltávolították a BMAL1 gént egerekből, az állatok számos rendellenesség jeleit mutatták, mint például a korai öregedés, az anyagcsere-egyensúly felborulása és a normálisnál gyorsabb daganatképződés.

Ezek az eredmények arra utalnak, hogy amikor a cirkadián óra letiltásra kerül, a sejtek elveszítik a kontrollált osztódás képességét, és fogékonyabbak az abnormális proliferációra.

Dang Van Chi professzor a következőképpen magyarázta ezt a mechanizmust: „A biológiai óra olyan, mint egy parancsnoki központ. Ez dönti el, hogy mikor kell a sejteknek aktívnak lenniük, és mikor kell pihenniük a regenerálódáshoz. Amikor ez a mechanizmus felborul, a sejtosztódási folyamat kaotikussá válik, és megteremti a feltételeket a rákos sejtek megjelenéséhez.”

A cirkadián ritmusok az immunrendszer aktivitását is befolyásolják. Számos nemzetközi tanulmány kimutatta, hogy a T-sejtek és a makrofágok reggel a legaktívabbak.

Úgy vélik, hogy ez az oka annak, hogy a betegek ebben az időszakban jobban reagálnak az immunterápiára. A biológiai időzítésen alapuló kezelési megközelítés várhatóan nagyobb hatékonyságot biztosít és csökkenti a szükségtelen toxicitást.

Az anyagcsere-átprogramozás előkészíti a terepet az ellenőrizetlen proliferációhoz

Chi professzor a rák molekuláris mechanizmusáról szóló előadásában hangsúlyozta a MYC gén központi szerepét. Ez az egyik legbefolyásosabb rákkeltő gén, és a leggyakoribb rákos megbetegedésekben megjelenik.

Ez a gén nemcsak a sejtosztódást segíti elő, hanem a sejt cirkadián ritmusát is megzavarja. Amikor a molekuláris ritmus felborul, a rákos sejtek kiszabadulnak a természetes kontrollmechanizmusok alól, és tovább szaporodnak.

A San Franciscó-i Kaliforniai Egyetemen töltött ideje alatt Chi professzor először mutatott rá az MYC túlműködése és a sejtek energiatermelésében bekövetkező mélyreható változások közötti összefüggésre.

Amikor a MYC erősen aktiválódik, a sejt jobban függővé válik a glikolízistől és a laktáttermeléstől. Ezt a reakciókaszkádot a laktát-dehidrogenáz A enzim szabályozza.

A Wistar Intézetben és a Johns Hopkins Egyetemen publikált tanulmányok kimutatták, hogy a MYC elősegíti az LDH A hiperaktiválódását, aminek következtében a sejtek egy Warburg-effektusként ismert rendellenes anyagcsere-állapotba kerülnek.

A Warburg-effektus során a rákos sejtek nagyon nagy sebességgel fogyasztanak glükózt és sok tejsavat termelnek, még akkor is, ha elegendő oxigén van jelen. Ez a folyamat gyors energiaforrást biztosít a sejtek folyamatos szaporodásához. A tejsav felhalmozódik, savas környezetet eredményezve a daganat körül.

Ez akadályozza az immunsejtek aktivitását, mivel sok T-sejt nem képes hatékonyan működni savas környezetben. Ez az egyik módja annak, hogy a rákos sejtek biztonságos zónát hozzanak létre, amely segít nekik elkerülni a támadást.

Chi professzor azt állítja, hogy az anyagcsere a növekedés alapja. Ha el tudjuk érni az energiaellátást, gyengítjük a daganat magját.

Ezen elv alapján laboratóriuma olyan molekulák csoportját fejlesztette ki, amelyek képesek gátolni az LDH-t. Egérmodelleken végzett kísérletek kimutatták, hogy az LDH-gátlók csökkentették a tumor növekedési ütemét és jelentősen javították a mikro-környezetet.

Amikor a tejsavszint csökken, az immunsejtek hatékonyabban tudnak bejutni és működni. Figyelemre méltó, hogy amikor az LDH-gátlókat PD1 antitestekkel kombinálják, számos modellben teljes tumor-elmúlást figyeltek meg.

Ez a megközelítés azonban továbbra is jelentős kihívással néz szembe. A vörösvértestek energiaellátása teljes mértékben a glikolízistől függ. Amikor az LDH gátolt, sebezhetővé válnak a károsodással és a hemolízissel szemben.

Ezért a kutatócsoport továbbra is szelektívebb molekulákat fejleszt, amelyek a rákos sejteket célozzák meg, miközben korlátozzák az egészséges sejtekre gyakorolt ​​hatást.

Az étrend és a bélmikrobiota modulálja az immunválaszt

Az utóbbi években a bélmikrobiomot a rákkezelés egyik legbefolyásosabb területének tekintik.

A Nature Medicine és a Cell folyóiratban megjelent tanulmányok azt mutatják, hogy a bélbaktériumok nemcsak az emésztést segítik, hanem az immunrendszer szabályozásában is részt vesznek.

Számos kutatócsoport megállapította, hogy a különböző mikrobiomú betegek eltérően reagálnak az immunterápiára. Egyes baktériumok fokozzák a T-sejtek aktivitását, míg mások megnehezítik az immunrendszer számára a rákos sejtek felismerését.

A kapcsolat vizsgálata során a tudósok a kolinra összpontosítottak, amely egy tápanyag, amely gyakran megtalálható a húsban és a tenger gyümölcseiben.

A bélbe jutva bizonyos baktériumok lebontják a kolint TMA-vá. A máj ezután TMAO-vá alakítja a TMA-t.

A Ludwig Rákkutató Intézet és a Johns Hopkins Egyetem számos független tanulmánya kimutatta, hogy a májrákos betegek vérében a TMAO-szint szorosan összefügg a kezelés hatékonyságával. A magas TMAO-szinttel rendelkező betegek gyakran rosszul reagálnak az anti-PD1 terápiára, és rövidebb a túlélési idejük.

A mechanizmus tesztelésére a kutatócsoportok egérmodelleken végeztek kísérleteket. Amikor az egereket kolinban gazdag étrenddel etették, a TMAO szintje drámaian megnőtt.

Ennek eredményeként az immunterápia kevésbé hatékony lesz, még akkor is, ha a gyógyszert a megfelelő dózisban és a megfelelő időben adják be. Fordítva, amikor a TMA előállításáért felelős bakteriális enzim gátlás alá kerül, a TMAO szintje jelentősen csökken, és az immunrendszer aktívabbá válik. A PD1 elleni gyógyszerekre adott válasz helyreáll.

Chi professzor szerint a rákkezelés jövője valószínűleg az anyagcsere-célzott gyógyszerek, az immunterápia, a cirkadián ritmusnak megfelelő táplálkozás és a mesterséges intelligencia segítségével végzett folyamatos monitorozás kombinációját fogja eredményezni. Ez a kombináció egy átfogó és személyre szabott kezelési modellt hoz létre.

A 30 éven át folytatott kutatásai bebizonyították, hogy a rák nemcsak génmutáció, hanem a biológiai óra zavarának, az anyagcsere-egyensúly felborulásának és az immunrendszer egyensúlyhiányának betegsége is.

Az orvostudomány csak ezen szabályozási rétegek összességének megértésével tervezhet valóban hatékony kezeléseket.

Forrás: https://dantri.com.vn/suc-khoe/nghien-cuu-moi-co-the-thay-doi-cach-y-hoc-dieu-tri-ung-thu-trong-thoi-ai-20251204183852856.htm