De verschillen in het (versimpelde) mechanisme hoe L-Cys en D-Cys met het mitochondriale enzym NFS1 reageren (afb: Joséphine Zangari et al./Nature Metabolism)

Een spiegelbeeldige vorm van het (natuurlijke) aminozuur cysteïne biedt mogelijk een verrassend eenvoudige manier om agressieve kankers af te remmen zonder gezonde cellen te beschadigen. Als het aminozuur (D-cysteïne) de kankercel binnengedrongen is schakelt het een cruciaal mitochondriaal enzym uit waar kankercellen op vertrouwen voor energieproductie en het onderhoud van DNA, waardoor hun groei effectief wordt gestopt. Einde verhaal? Bij muisjes scheen het te werken.
De meeste kankerbehandelingen vallen snel delende cellen aan, maar beschadigen vaak ook gezonde cellen. Deze schade kan leiden tot ernstige bijwerkingen. Onderzoekers werken aan therapieën die kankercellen gerichter aanpakken, terwijl ze gezond weefsel onbeschadigd laten.
Onderzoekers onder aanvoering van de universiteiten van Genève (UNIGE) en Marburg hebben deze (nog steeds) potentiële nieuwe strategie ontdekt. ​​Ze zagen dat een spiegelbeeld van cysteïne, een zwavelhoudend aminozuur, de groei van bepaalde tumoren aanzienlijk kan vertragen, terwijl gezonde cellen grotendeels onaangetast blijven. De stof wordt voornamelijk opgenomen door specifieke kankercellen, waar het cruciale biologische functies verstoort, waaronder celademhaling en DNA-productie. Bij muizen vertraagde dit effect de voortgang van agressieve borsttumoren aanzienlijk.
Onder meer aminozuren bestaan ​​in twee varianten, bekend als L (linksdraaiend) en D (rechtsdraaiend). De twee vormen zijn elkaars spiegelbeeld, vergelijkbaar met het verschil tussen de linker- en rechterhand van een persoon. Hoewel ze dezelfde molecuulingrediënten (=atomen en atoomverbindingen) bevatten, verschillen ze in ruimtelijke structuren. De menselijke biologie is bijna volledig afhankelijk van de linksdraaiende vormen voor de eiwitbouw.
De onderzoeksters onderzochten de invloed van verschillende aminozuren op de groei van kankercellen. Hun experimenten toonden aan dat de D-variant van cysteïne de groei van bepaalde kankercellen in laboratoriumexperimenten sterk kan remmen. Gezonde cellen werden echter niet beïnvloed.

Verklaarbaar

“Dit verschil tussen kankercellen en gezonde cellen is eenvoudig te verklaren: D-cysteïne wordt in cellen opgenomen via een specifieke transporteur die alleen aanwezig is op het oppervlak van bepaalde kankercellen,” zegt promovenda en eerste auteur Joséphine Zangari aan de Geneefse universiteit. “We hebben gezien dat als we deze transporteur tot expressie brengen op het oppervlak van gezonde cellen, die cellen stoppen met delen in aanwezigheid van D-cysteïne.”
“Het aminozuur blokkeert een essentieel enzym genaamd NFS1, dat zich in de mitochondriën bevindt, de ‘energiecentrales’ van de cel”, zegt medeonderzoeker Roland Lill. “Dit enzym speelt een cruciale rol bij de productie van ijzer/zwavelclusters, kleine structuren die onmisbaar zijn voor vele processen zoals celademhaling, DNA- en RNA-productie en het behoud van genetische integriteit.”

Als NFS1 wordt geblokkeerd, vallen verschillende cruciale celfuncties uit. Kankercellen ervaren een verminderde ademhaling, DNA-schade neemt toe en de celcyclus stopt. Samen zorgen deze effecten ervoor dat de cellen niet verder kunnen groeien en delen.

Muisjes

Om te kijken of deze aanpak ook in levende organismen zou werken, behandelden de wetenschappers muisjes met agressieve borsttumoren, die doorgaans moeilijk te behandelen zijn. De resultaten waren veelbelovend. De tumorgroei vertraagde aanzienlijk en de diertjes vertoonden geen ernstige bijwerkingen.
“Dit is een zeer positief signaal – we weten nu dat het mogelijk is om deze specificiteit te benutten om bepaalde kankercellen aan te pakken”, zegt promotor Jean-Claude Martinou. “We moeten echter nog bepalen of D-cysteïne in effectieve doses bij mensen kan worden toegediend zonder schade te veroorzaken.”

Als verder onderzoek de veiligheid en effectiviteit bij mensen bevestigt, zou D-cysteïne een relatief eenvoudige en selectieve therapie kunnen worden voor kankers die hoge niveaus produceren van de transporter die verantwoordelijk is voor de aflevering van het molecuul in de cellen. De strategie kan ook uitzaaiingen helpen voorkomen, een cruciale fase in de progressie van kanker, stellen de onderzoekers.

Bron: Science Daily