Novas Descobertas sobre a Inibição da Sintase de Ácidos Graxos no Câncer
Pesquisas mostram como os inibidores de FASN podem afetar o crescimento e o metabolismo das células cancerígenas.
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Índice
- O Papel dos Inibidores de FASN
- Conexões Entre a Biossíntese de Ácidos Graxos e o Ciclo TCA
- Analisando os Efeitos da Inibição da FASN
- Síntese de Ácidos Graxos e Crescimento Celular
- Investigando o Mecanismo de Ação do Fasnall
- Descobrindo os Efeitos Subjacentes do Fasnall
- Explorando os Efeitos do Fasnall em Organismos Vivos
- Testando Fasnall em Modelos de Câncer
- Conclusões e Implicações para o Tratamento do Câncer
- Fonte original
Ácidos graxos são moléculas importantes no nosso corpo, servindo como blocos de construção para gorduras e óleos. O processo de fazer ácidos graxos, conhecido como biossíntese de ácidos graxos, precisa de vários recursos como carbono e energia de diferentes partes do metabolismo. Esse processo é especialmente crucial para o crescimento do câncer e a disseminação de tumores.
No câncer de mama, principalmente quando o câncer se espalha para o cérebro, muitas vezes há uma falta de lipídios, ou gorduras. Essas células cancerígenas dependem da criação de novos ácidos graxos para crescer. Uma enzima chamada sintase de ácido graxo (FASN) é fundamental nesse processo, ajudando as células a se moverem e se espalharem mais facilmente. Quando os níveis de FASN aumentam, as células cancerígenas se tornam mais capazes de sobreviver em condições desfavoráveis.
O Papel dos Inibidores de FASN
Ao longo dos anos, vários medicamentos foram criados para bloquear a atividade da FASN. Alguns deles incluem C75, Orlistat e TVB-2640. Cientistas usam inibidores de FASN e também modificam genes para entender melhor como a FASN funciona em diferentes situações. Até o final de 2023, vários ensaios clínicos foram registrados para testar a eficácia dos inibidores de FASN contra vários tipos de câncer.
Quando os inibidores de FASN são usados, certas substâncias como malonato e succinato começam a se acumular nas células. O malonato é uma substância produzida durante a síntese de ácidos graxos e pode interferir em uma parte crítica da produção de energia nas células, o ciclo TCA. Esse ciclo é essencial para criar energia e envolve a conversão de nutrientes em energia e produtos residuais.
Pesquisadores observaram que apenas alguns medicamentos bloqueiam efetivamente a FASN nas células. Por exemplo, GSK2194069, TVB-2640 e TVB-3166 foram identificados como eficazes, enquanto medicamentos como C75 e cerulenina não tiveram o mesmo efeito.
Conexões Entre a Biossíntese de Ácidos Graxos e o Ciclo TCA
Acetil coenzima A (acetil-CoA) é um componente vital usado para criar ácidos graxos. Ele vem principalmente de uma substância chamada citrato, que está ligada ao ciclo TCA. O ciclo TCA ajuda a transformar combustível da comida em energia utilizável, enquanto também ajuda no processo de criação de ácidos graxos. Dada essa conexão, pesquisadores acreditam que bloquear a FASN poderia mudar significativamente como as células produzem energia e processam substâncias.
Neste estudo, os pesquisadores olharam de perto como a inibição da FASN afeta o metabolismo celular. Eles descobriram que alguns medicamentos levaram às mudanças esperadas nos metabólitos, enquanto outros não. Através de suas descobertas, indicaram que vários medicamentos comumente usados podem não realmente direcionar a FASN e, em vez disso, afetar outras vias nas células.
Analisando os Efeitos da Inibição da FASN
Os pesquisadores propuseram vários testes para ver como a inibição da FASN muda o metabolismo celular. Eles esperavam que bloquear a FASN levaria ao acúmulo de malonil-CoA, o que resultaria em níveis mais altos de malonato e succinato. Ao examinar células de câncer de mama tratadas com vários inibidores de FASN, descobriram que três medicamentos específicos realmente causaram aumentos significativos nesses metabólitos.
A análise mostrou que apenas GSK2194069, TVB-2640 e TVB-3166 produziram as mudanças metabólicas esperadas associadas à inibição da FASN. Em contraste, C75 e cerulenina não levaram ao acúmulo antecipado de malonato e succinato, sugerindo que esses medicamentos poderiam direcionar vias diferentes totalmente.
Síntese de Ácidos Graxos e Crescimento Celular
Para investigar ainda mais como esses medicamentos afetam células cancerígenas, foram realizados experimentos para observar os efeitos no crescimento celular. Notavelmente, GSK2194069 não impactou o crescimento das células cancerígenas em condições normais, enquanto Fasnall-um medicamento diferente-reduziu significativamente o crescimento, mesmo quando ácidos graxos estavam presentes no meio ao redor.
A pesquisa destacou uma conexão surpreendente entre os efeitos do medicamento e como as células respondem a condições de baixo oxigênio (hipóxia). Especificamente, os resultados mostraram uma correlação entre como Fasnall reduz o crescimento celular e a sensibilidade das células à hipóxia.
Investigando o Mecanismo de Ação do Fasnall
Fasnall foi analisado quanto ao seu efeito sobre como as células usam glicose e Glutamina para biossíntese de ácidos graxos. Enquanto GSK2194069 inibia marcadamente a produção de ácidos graxos derivados da glicose, o uso de glutamina aumentou significativamente, compensando a perda da glicose. Essa descoberta sugeriu que Fasnall afeta o metabolismo celular de uma maneira que mantém a produção total de ácidos graxos, embora não através dos caminhos tradicionais esperados.
Testes adicionais mostraram que Fasnall também inibia a produção de colesterol por meio de uma via metabólica diferente, que não depende da síntese de ácidos graxos.
Descobrindo os Efeitos Subjacentes do Fasnall
Quando os pesquisadores combinaram Fasnall com GSK2194069, os efeitos do Fasnall prevaleceram. Isso indicou que o Fasnall provavelmente age em um alvo a montante da síntese de ácidos graxos. O estudo revelou que o Fasnall interrompe várias vias metabólicas, sugerindo seu impacto mais amplo no metabolismo celular.
Além disso, os pesquisadores analisaram os efeitos do Fasnall na produção de energia e descobriram uma redução na atividade do ciclo TCA e um aumento em substâncias que sugerem que vias metabólicas alternativas estavam sendo ativadas.
Explorando os Efeitos do Fasnall em Organismos Vivos
Em testes com zebras, o tratamento com Fasnall levou a um aumento no lactato, um subproduto do metabolismo, semelhante aos efeitos vistos com outro medicamento chamado rotenona. Enquanto a rotenona causou efeitos severos, o impacto do Fasnall foi mais leve, indicando a necessidade de mais investigações sobre sua segurança e eficácia.
A farmacocinética do Fasnall também foi estudada em camundongos, revelando como o medicamento se distribui por diferentes órgãos. Essa análise ofereceu insights sobre sua potencial eficácia como tratamento para câncer.
Testando Fasnall em Modelos de Câncer
Pesquisadores testaram a capacidade do Fasnall de desacelerar o crescimento tumoral usando vários modelos de câncer de mama, que são conhecidos por serem difíceis de tratar. O medicamento mostrou eficácia significativa contra certos tipos de tumores sem levar a efeitos colaterais severos comumente associados a outros tratamentos.
Os estudos indicaram que o Fasnall não apenas impactou células cancerígenas em ambientes laboratoriais, mas também demonstrou o potencial de inibir o crescimento tumoral em modelos vivos, reforçando seu papel como candidato promissor para novas pesquisas sobre câncer.
Conclusões e Implicações para o Tratamento do Câncer
Essa pesquisa fornece insights decisivos sobre a conexão entre o metabolismo energético e a síntese de ácidos graxos no câncer. As descobertas apontam para a complexa interação entre diferentes vias metabólicas e como a interrupção delas pode impactar o crescimento e a sobrevivência de células cancerosas.
Os resultados também mostram que certos inibidores de FASN podem não funcionar como esperado e ressaltam a necessidade de uma avaliação cuidadosa de medicamentos direcionados a vias metabólicas no câncer. O Fasnall se destaca como um composto inovador que pode oferecer uma nova abordagem para o tratamento do câncer, visando a função mitocondrial em vez de inibir diretamente a síntese de ácidos graxos.
Resumindo, este estudo enfatiza a importância dos processos metabólicos no câncer e sugere que direcionar vias mitocondriais poderia levar a novas estratégias para tratar essa doença. Pesquisas futuras serão cruciais para entender completamente o mecanismo de ação do Fasnall e explorar seu potencial papel em configurações clínicas para a terapia do câncer.
Título: Identification of Fasnall as a therapeutically effective Complex I inhibitor
Resumo: Proliferating cancer cells actively utilize anabolic processes for biomass production, including de novo biosynthesis of amino acids, nucleotides, and fatty acids. The key enzyme of the fatty acid biosynthesis pathway, fatty acid synthase (FASN), is widely recognized as a promising therapeutic target in cancer and other health conditions1,2. Here, we establish a metabolic signature of FASN inhibition using a panel of pharmacological inhibitors (GSK2194069, TVB-2640, TVB-3166, C75, cerulenin, and Fasnall). We find that the activity of commonly used FASN inhibitors is inconsistent with the metabolic signature of FASN inhibition (accumulation of malonate, succinate, malonyl coenzyme A, succinyl coenzyme A, and other metabolic perturbations). Moreover, we show that one of these putative FASN inhibitors, Fasnall, is a respiratory Complex I inhibitor that mimics FASN inhibition through NADH accumulation and consequent depletion of the tricarboxylic acid cycle metabolites. We demonstrate that Fasnall impairs tumor growth in several oxidative phosphorylation-dependent cancer models, including combination therapy-resistant melanoma patient-derived xenografts. Fasnall administration does not reproduce neurological side effects in mice reported for other Complex I inhibitors3,4. Our results have significant implications for understanding the FASN role in human health and disease and provide evidence of therapeutic potential for Complex I inhibitors with fast systemic clearance. Our findings also highlight the continuing need for validation of small molecule inhibitors to distinguish high-quality chemical probes and to expand the understanding of their application.
Autores: Zachary T Schug, D. Mukha, J. Dessain, S. O'Connor, K. Pniewski, F. Bertolazzi, J. Patel, M. C. Mullins
Última atualização: 2024-05-06 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.03.592013
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.03.592013.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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