Оксид азота — это естественная сигнальная молекула, которая связана с воспалением и развитием рака. Новое исследование показало, что существует прямая связь между потреблением жиров и уровнем оксида азота в организме.
Исследователи Института Бекмана обнаружили связь между диетой с высоким содержанием жиров и повышенным уровнем оксида азота, что может повышать риск воспаления и развития рака.
Ученые предположили, что диетические привычки могут ускорять возникновение рака и, возможно, усугублять его течение в течение многих лет.
Исследователи из Института передовой науки и технологии имени Бекмана при Университете Иллинойса Урбана-Шампейн доказали, что существует прямая связь между количеством потребляемых человеком жиров и уровнем оксида азота в его организме — естественной сигнальной молекулы, связанной с воспалением и возникновением рака.
«Мы пытаемся понять, как тонкие изменения в микроокружении опухоли влияют на прогрессирование рака на молекулярном уровне. Рак — очень сложное заболевание, — говорит Анудж Ядав, старший научный сотрудник и ведущий соавтор исследования.
Ядав объяснил, что рак — это не только несколько опухолевых клеток, но и все микроокружение, или экосистема, опухоли, поддерживающая эти клетки.
«Воспаление может играть значительную роль в этой среде. Определенную воспалительную реакцию вызывают продукты питания с высокой степенью переработки, содержащие большое количество калорий и жиров. Мы хотели понять связь между пищей, воспалением и опухолями на молекулярном уровне, поэтому нам пришлось разработать усовершенствованные зонды, позволяющие визуализировать эти изменения», — сказал он.
Джефферсон Чан (слева), доцент кафедры химии Иллинойского университета Урбана-Шампейн, и Анудж Ядав (справа), старший научный сотрудник, входили в группу, которая продемонстрировала прямую связь между диетой с высоким содержанием жиров и повышенным уровнем оксида азота, что может привести к увеличению риска воспаления и развития рака. Credit: Beckman Institute for Advanced Science and Technology Office of Communication.
Существующие исследования уже связывают повышенный уровень оксида азота с воспалением, а также воспаление с раком. Ядаву и его команде потребовалось создать высокочувствительный молекулярный зонд, способный визуализировать глубокие слои тканей, чтобы доказать связь между диетой с высоким содержанием жиров и уровнем оксида азота на молекулярном уровне.
Майкл Ли, студент-исследователь в лаборатории Чана и ведущий соавтор данного исследования. Credit: Beckman Institute for Advanced Science and Technology Office of Communication
Молекулярный зонд — это группа атомов или молекул, используемая для изучения свойств соседних молекул путем измерения взаимодействий между зондом и интересующими структурами. Однако они не являются универсальными. Каждый зонд должен быть адаптирован к условиям эксперимента.
«Наша группа специализируется на создании дизайнерских молекул, что позволяет нам рассмотреть невидимые невооруженным глазом молекулярные особенности», — говорит Джефферсон Чан, доцент кафедры химии Иллинойского университета в Урбане-Шампейне и главный исследователь исследования. «Мы создаем такие молекулы на заказ, чтобы обнаружить то, что ранее не было известно».
Успех исследования, результаты которого были опубликованы в журнале ACS Central Science 16 марта, во многом зависел от разработанного группой молекулярного зонда. Этот зонд, получивший название BL660-NO, является первым в своем роде зондом, используемым для биолюминесцентной визуализации оксида азота в раковых опухолях.
Исследователи использовали этот зонд для разработки диетического исследования на мышах, сравнивая опухолегенность мышей-носителей рака молочной железы, получавших высокожировую диету (60% калорий — жиры), с мышами, получавшими низкожировую диету (10% калорий — жиры), путем измерения уровня оксида азота в обеих группах.
«В результате применения диеты с высоким содержанием жиров мы наблюдали повышение уровня оксида азота в микроокружении опухоли», — говорит Майкл Ли, студент-исследователь из лаборатории Чана и ведущий соавтор исследования. «Из этого следует, что микроокружение опухоли — это очень сложная система, и нам действительно необходимо понять ее, чтобы понять, как происходит прогрессирование рака. На это может влиять множество факторов — от диеты до физических нагрузок — внешние факторы, которые мы не принимаем во внимание, но должны учитывать при рассмотрении вопроса о лечении рака».
Авторы подчеркнули важность доказательства прямой связи между диетой с высоким содержанием жиров, уровнем оксида азота и развитием рака. Теперь, когда эта связь известна, появляются новые возможности для диагностики и лечения рака.
«Без этой технологии вы бы не увидели этого недостающего молекулярного звена», — сказал Чан, который также является научным сотрудником Института Бекмана. «Теперь, когда мы знаем, что это происходит, как нам предотвратить это и как улучшить ситуацию?»
Ссылка: «Activity-Based NIR Bioluminescence Probe Enables Discovery of Diet-Induced Modulation of the Tumor Microenvironment via Nitric Oxide» Anuj K. Yadav, Michael C. Lee, Melissa Y. Lucero, Shengzhang Su, Christopher J. Reinhardt and Jefferson Chan, 16 марта 2022 г., ACS Central Science . DOI: 10.1021/acscentsci.1c0031
