Noi cercetări ar putea schimba modul în care medicina tratează cancerul în era inteligenței artificiale

(Dan Tri) - Noile descoperiri despre ceasul biologic și metabolismul celular sunt considerate cheia către un tratament mai eficient al cancerului în era inteligenței artificiale.

La atelierul „Materiale avansate, tehnologie energetică și asistență medicală în era inteligenței artificiale” din cadrul Săptămânii Științei și Tehnologiei VinFuture 2025, profesorul Dang Van Chi a prezentat o cercetare care arată că ritmurile circadiene și metabolismul celular joacă un rol cheie în determinarea eficacității imunoterapiei și a medicamentelor direcționate.

Profesorul Dang Van Chi vorbește despre „Ritmuri biologice, metabolismul cancerului și imunoterapie” (Foto: Hai Yen).

Ritmurile circadiene joacă un rol esențial în controlul celulelor canceroase

Ritmul circadian este considerat unul dintre cele mai importante sisteme de reglare ale corpului uman. Acest mecanism funcționează prin intermediul unei rețele genetice care operează într-un ciclu de 24 de ore. În cadrul acesteia, BMAL1 și CLOCK sunt doi factori centrali care ajută la reglarea somnului, a metabolismului energetic, a hormonilor și a homeostaziei.

Când ceasul biologic funcționează ritmic, celulele au perioade clare de lucru și de odihnă. Când acest ritm este defazat, capacitatea de reparare a ADN-ului este redusă, multe procese vitale devin dezordonate.

Analizele publicate în Cell Metabolism și Nature Reviews Cancer arată că perturbarea ritmului circadian nu numai că afectează somnul și metabolismul, dar slăbește și sistemul imunitar. Atunci când celulele imune sunt activate la momentul nepotrivit, organismul are mai multe dificultăți în detectarea și eliminarea celulelor anormale care pot deveni semințele cancerului.

Pentru a înțelege mai bine acest mecanism, oamenii de știință folosesc adesea modele animale. Aceasta este metoda standard în cercetarea biomedicală, deoarece poate controla genele, mediul de viață și activitatea celulară, ceea ce nu este posibil în studiile pe oameni. În multe experimente, șoarecii sunt aleși deoarece genetica și mecanismele lor biologice sunt similare cu cele ale oamenilor.

Când cercetătorii au eliminat gena BMAL1 la șoareci, animalele au prezentat o serie de semne ale unor tulburări, cum ar fi îmbătrânirea prematură, dezechilibrul metabolic și formarea tumorală mai rapidă decât în ​​mod normal.

Aceste rezultate sugerează că atunci când ceasul circadian este dezactivat, celulele își pierd capacitatea de a se diviza într-un mod controlat și sunt mai susceptibile la o stare de proliferare anormală.

Explicând acest mecanism, profesorul Dang Van Chi a spus: „Ceasul biologic este ca un centru de comandă. El decide când celulele ar trebui să fie active și când au nevoie să se odihnească pentru a se repara. Când acest mecanism este defect, procesul de diviziune celulară devine haotic și creează condiții pentru apariția celulelor canceroase.”

Ritmurile circadiene influențează, de asemenea, activitatea sistemului imunitar. Numeroase studii internaționale au arătat că celulele T și macrofagele sunt cele mai active dimineața.

Se crede că acesta este motivul pentru care pacienții tind să răspundă mai bine la imunoterapie atunci când sunt tratați în acest moment. Se așteaptă ca o abordare terapeutică bazată pe sincronizare biologică să aducă o eficacitate mai mare și să reducă toxicitatea inutilă.

Reprogramarea metabolică pregătește scena pentru proliferare necontrolată

În prezentarea sa despre mecanismul molecular al cancerului, profesorul Chi a subliniat rolul central al genei MYC. Aceasta este una dintre cele mai influente gene canceroase și apare în majoritatea cazurilor de cancer.

Această genă nu numai că promovează diviziunea celulară, dar perturbă și ritmul circadian al celulei. Atunci când ritmul molecular este perturbat, celulele canceroase scapă mecanismelor naturale de control și continuă să prolifereze.

În timpul petrecut la Universitatea din California, San Francisco, profesorul Chi a demonstrat pentru prima dată legătura dintre hiperactivitatea MYC și schimbările profunde în modul în care celulele produc energie.

Când MYC este puternic activat, celula devine mai dependentă de glicoliză și producția de lactat. Această cascadă de reacții este controlată de enzima Lactat Dehidrogenază A.

Studiile publicate la Institutul Wistar și Johns Hopkins arată că MYC promovează hiperactivarea LDH A, determinând celulele să intre într-o stare metabolică anormală cunoscută sub numele de Efectul Warburg.

În cadrul efectului Warburg, celulele canceroase consumă glucoză într-un ritm foarte mare și produc mult acid lactic chiar și atunci când există suficient oxigen. Acest proces oferă o sursă rapidă de energie pentru ca celulele să prolifereze continuu. Acidul lactic se acumulează, făcând mediul din jurul tumorii acid.

Acest lucru împiedică activitatea celulelor imunitare, deoarece multe celule T nu pot funcționa eficient într-un mediu acid. Aceasta este una dintre modalitățile prin care celulele canceroase creează o zonă sigură care le ajută să evite atacul.

Profesorul Chi afirmă că metabolismul este fundamentul creșterii. Dacă putem atinge aportul de energie, slăbim avantajul central al tumorii.

Pe baza acestui principiu, laboratorul său a dezvoltat un grup de molecule care pot inhiba LDH. Experimentele pe modele de șoareci au arătat că inhibitorii LDH au redus rata de creștere tumorală și au îmbunătățit semnificativ micromediul.

Când nivelurile de acid lactic sunt reduse, celulele imune pot intra și funcționa mai eficient. În special, atunci când inhibitorii LDH sunt combinați cu anticorpi PD1, multe modele au înregistrat dispariția completă a tumorii.

Totuși, această abordare se confruntă încă cu o provocare semnificativă. Celulele roșii din sânge sunt complet dependente de glicoliză pentru energie. Atunci când LDH este inhibat, acestea sunt vulnerabile la deteriorare și hemoliză.

Acesta este motivul pentru care echipa de cercetare continuă să dezvolte molecule mai selective care vizează celulele canceroase, limitând în același timp impactul asupra celulelor sănătoase.

Dieta și microbiota intestinală modulează răspunsul imun

În ultimii ani, microbiomul intestinal a fost considerat una dintre cele mai influente zone în tratamentul cancerului.

Studiile publicate în Nature Medicine și Cell arată că bacteriile intestinale nu numai că ajută digestia, ci participă și la reglarea imunității.

Mai multe grupuri de cercetare au descoperit că pacienții cu microbiomuri diferite răspund diferit la imunoterapie. Unele bacterii stimulează activitatea celulelor T, în timp ce altele îngreunează recunoașterea celulelor canceroase de către sistemul imunitar.

În investigarea acestei legături, oamenii de știință s-au concentrat pe colină, un nutrient care se găsește frecvent în carne și fructe de mare.

Odată ajunsă în intestin, colina este descompusă de anumite bacterii în TMA. Ficatul transformă apoi TMA în TMAO.

Mai multe studii independente realizate de Institutul Ludwig Cancer și Universitatea Johns Hopkins au arătat că nivelurile de TMAO din sângele pacienților cu cancer hepatic sunt strâns asociate cu eficacitatea tratamentului. Pacienții cu niveluri ridicate de TMAO răspund adesea slab la terapia anti-PD1 și au un timp de supraviețuire mai scurt.

Pentru a testa acest mecanism, echipele de cercetare au efectuat experimente pe modele de șoareci. Când șoarecii au fost hrăniți cu o dietă bogată în colină, nivelurile de TMAO au crescut dramatic.

Prin urmare, imunoterapia devine mai puțin eficientă chiar și atunci când medicamentul este administrat în doza corectă și la momentul potrivit. În schimb, atunci când enzima bacteriană responsabilă de crearea TMA este inhibată, nivelurile de TMAO sunt reduse semnificativ, iar sistemul imunitar devine mai activ. Capacitatea de a răspunde la medicamentele anti-PD1 este restabilită.

Potrivit profesorului Chi, viitorul tratamentului cancerului va combina probabil medicamente metabolice direcționate, imunoterapia, nutriția controlată circadian și monitorizarea continuă folosind inteligența artificială. Această combinație creează un model de tratament cuprinzător și personalizat.

Cercetările pe care le-a desfășurat timp de 30 de ani au dovedit că cancerul nu este doar o boală a mutației genetice, ci și o boală a tulburării ceasului biologic, a dezechilibrului metabolic și a dezechilibrului imunitar.

Numai prin înțelegerea totalității acestor straturi de reglare poate medicina să conceapă tratamente cu adevărat eficiente.

Sursă: 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