Otto Heinrich Warburg ja aineenvaihduntasairaudet (3. osa)

Otto Warburg.

Kasvaingeenisyyden vähenemistä havaittiin, kun enukleoitujen normaalisolujen sytoplasma fuusioitiin tumallisten kasvainsolujen kanssa sybridien muodostamiseksi (Seyfried TN (2012d). Mitokondriot: perimmäinen kasvaimen suppressori, teoksessa Cancer as a Metabolic Disease: On the Origin, Management, and Prevention of Cancer. (Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; ),195–205.) Sybridit sisältävät yhden tuman, jossa on sekoitus kahden eri solun sytoplasmaa. Tutkiakseen sytoplasman vaikutusta kasvaingeenisyyden ilmentymiseen sybrideissä, Koura fuusioi ehjiä B16-hiiren melanoomasyöpäsoluja ei-kasvaingeenisistä rotan myoblasteista peräisin oleviin sytoplasteihin (puuttuva tuma) (Koura M., Isaka H., Yoshida MC, Tosu M., Sekiguchi T. (1982). Kasvaingeenisyyden vaimennus lajienvälisissä uudelleen muodostetuissa soluissa ja hybrideissä. Gann 73, 574–580). Rekonstituoiduilla sybrideillä oli ainutlaatuinen morfologia ja solurakenne, joka poikkesi emosoluista.

Kasvaingeenisyys väheni kaikissa rekonstituoiduissa klooneissa ja sybrideissä pian niiden eristyksen jälkeen, mutta kasvaingeenisyys ilmestyi uudelleen joissakin klooneissa solujen pitkäaikaisen in vitro -viljelyn jälkeen (Koura et al., 1982; Seyfried, 2012d). Epäluonnollisen soluviljelyympäristön vaikutukset mitokondrioiden hengitykseen voisivat osittain selittää joissakin klooneissa havaitun tuumorigeenisyyden palautumisen (Warburg, 1956a; Kiebish MA, Han X., Cheng H., Seyfried TN (2009). In vitro -kasvuympäristö tuottaa lipidomiikka- ja elektroninsiirtoketjujen poikkeavuuksia mitokondrioissa ei-kasvaimista peräisin olevissa astrosyyteissä ja aivokasvaimissa. ASN Neuro 1:e00011. 10.1042/AN20090011). Kouran ym. havainnot osoittivat, että normaali sytoplasma, joka sisältää ei-tuumorigeenisistä soluista peräisin olevia mitokondrioita, voi tukahduttaa kasvainsolujen pahanlaatuisen fenotyypin (Seyfried, 2012d). Vaikka näitä havaintoja ei yhdistetty Warburgin teoriaan, havainnot kyseenalaistavat tuman hallitsevan roolin tuumorigeneesin alkuperässä.

Laajemmassa koesarjassa Israel ja Schaeffer osoittivat, että pahanlaatuisten kasvainten suppressio voi saavuttaa 100-prosenttisen tuloksen kasvaimia aiheuttavia tumia ja normaalia sytoplasmaa sisältävissä sybrideissä (Israel BA, Schaeffer WI (1987). Sytoplasman pahanlaatuisten kasvainten suppressio. In Vitro Cell. Dev. Biol. 23, 627–632. 10.1007/BF02621071). Toisaalta kasvaimia muodostui 97 %:lla hiiristä, joihin oli istutettu pahanlaatuisten solujen sytoplasteja (tumat puuttuvat) ja normaaleiden solujen karyoplasteja (tumat läsnä) fuusioimalla johdettuja sybridisoluja. Heidän tutkimuksensa tärkeä piirre oli, että sekä transformoitumattomat että transformoituneet solut olivat kaikki peräisin alkuperäisestä kloonatusta progenitorisolusta, jolla oli yhteinen tuma- ja sytoplasmatausta (Israel BA, Schaeffer WI (1988). Sytoplasman välityksellä tapahtuva pahanlaatuisten kasvainten välittyminen. In Vitro Cell. Dev. Biol. 24, 487–490. 10.1007/BF02628504; Seyfried, 2012d). Nämä havainnot osoittivat, että normaalit solutumat eivät kyenneet estämään kasvainten muodostumista, kun ne sijoitettiin kasvainsolun sytoplasmaan. Toisin sanoen normaali tumageenien ilmentyminen, johon oletettavasti sisältyisi kasvaimia suppressoivia geenejä, ei kyennyt estämään pahanlaatuisuutta. Vaihtoehtoinen näkemys on, että kasvainsolun sytoplasma voisi ohjelmoida tuman uudelleen kasvaimia aiheuttavaksi. Nämä löydökset ovat yhdenmukaisia ​​Darlingtonin näkemyksen kanssa, joka osoitti, että solujen tuumorigeenisen tilan määräsi sytoplasma pikemminkin kuin tuma (Darlington CD (1948). Syövän alkuperän plasmageeniteoria. Br. J. Cancer 2, 118–126. 10.1038/bjc.1948.17). Israel ja Schaeffer eivät tunnistaneet molekyylitason perustaa sytoplasmiselle tuumorigeneesin säätelylle, mutta he ehdottivat, että epigeneettiset muutokset tuman geenien ilmentymisessä saattavat olla vastuussa ilmiöstä (Seyfried, 2012d).

On selvää, että Israelin ja Schaefferin löydökset ovat ristiriidassa somaattisten mutaatioiden teorian kanssa, mutta heidän havaintonsa tukisivat Warburgin teorian käsitteitä. Nämä tutkijat eivät kuitenkaan yhdistäneet havaintojaan Warburgin teoriaan. Sen sijaan he yhdistivät havaintonsa mahdolliseen epigeneettiseen ilmiöön (Israel ja Schaeffer, 1988). On tärkeää tunnistaa, että mitokondriot ovat voimakas ekstranukleaarinen epigeneettinen järjestelmä, joka voi kontrolloida tuman geenien ilmentymistä retrogradisen signalointijärjestelmän kautta (Minocherhomji et al., 2012; Seyfried TN (2012e). Hengitysvajaus, retrogradinen vaste ja syövän alkuperä teoksessa Cancer as a Metabolic Disease: On the Origin, Management, and Prevention of Cancer. (Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; ), 177–194 ). Israelin ja Schaefferin tutkimuksista kilpailevien syöpäteorioiden valossa on julkaistu henkilökohtainen selonteko (Seyfried TN (2012e). Hengitysvajaus, retrogradinen vaste ja syövän alkuperä teoksessa Cancer as a Metabolic Disease: On the Origin, Management, and Prevention of Cancer. (Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; ), 177–194). Kompastuminen totuuteen: syövän metabolinen teoria. North Charleston, SC: Createspace).

Israelin ja Schaefferin havainnot, joiden mukaan normaali sytoplasma voi estää kasvainten muodostumista, olivat myös yhdenmukaisia ​​Shayn ja Werbinin havaintojen kanssa (Shay ja Werbin, 1988; Shay et al., 1988; Seyfried, 2012d). Shay ja Werbin tunnistivat useita tekijöitä, jotka voisivat vaikuttaa sytoplasmisten kasvainten muodostumista suppressoivien tekijöiden paljastamiseen tarkoitettujen kybridikokeiden tuloksiin. Näitä vaikuttavia tekijöitä olivat (1) ei-kasvaingeenisen ja kasvaimia aiheuttavan sytoplasman suhteelliset määrät kybrideissä; (2) aikaväli, jonka kybridit siirrostetaan viljelmässä ennen niiden kasvainten muodostumiskyvyn testaamista; (3) käytettiinkö karsinogeeneilla tehtävää mutageneesiä geneettisten markkereiden lisäämiseksi soluihin; ja (4) käytettyjen soluyhdistelmien tyyppi. Siksi ei olisi yllättävää, että kybridikokeissa voisi esiintyä vaihtelevia tuloksia, jos sekoittavia muuttujia ei kontrolloitu. Yleisesti ottaen Shayn ja Werbinin havainnot olivat kuitenkin yhdenmukaisia ​​Israelin ja Schaefferin kokeiden johtopäätösten kanssa. Vaikka Shay ja Werbin mainitsivat mitokondrioiden mahdollisen roolin sytoplasman kasvainten muodostumista suppressoivissa vaikutuksissa, he eivät myöskään tarkastelleet tuloksiaan Warburgin metaboliteorian valossa (Seyfried, 2012d).

Howell ja Sager olivat kuitenkin tietoisia Warburgin teorian ja erilaisten kybriditutkimusten havaintojen välisestä suhteesta (Howell AN, Sager R. (1978). Kasvainten muodostuminen ja sen suppressio hiiren ja kiinanhamsterin solulinjojen hybrideissä. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75, 2358–2362. 10.1073/pnas.75.5.2358; Seyfried, 2012d). Nämä tutkijat spekuloivat, että kybridikokeiden tulokset voisivat auttaa erottamaan, määräsikö kasvainten muodostumisen sytoplasma, tuma vai onko kyseessä kasvainten muodostumisen tekijä. He osoittivat, että ei-kasvaingeenisten normaalien solujen sytoplasma esti kasvainten muodostumisen nopeutta ja laajuutta alastomilla hiirillä, kun ne fuusioitiin tumallisten, kasvaimia aiheuttavien vastineiden kanssa (Seyfried, 2012d). Howell ja Sager totesivat : "Jos kasvainsolujen mitokondriot ovat viallisia, kuten Warburg oletti, niin suppressio voi johtua mitokondrioiden siirtymisestä normaaleista soluista kybrideihin" (Howell ja Sager, 1978). Nämä havainnot, kuten Kouran, Israelin ja Schaefferin sekä Shayn ja Werbinin havainnot, tukivat Warburgin teoriaa, ja niitä on vaikea selittää somaattisten mutaatioiden teorialla (Seyfried, 2012d).

Jonasson ja Harris suorittivat useita mielenkiintoisia tutkimuksia ihmisen ja hiiren hybrideillä sytoplasman ja tuman roolin arvioimiseksi tarkemmin. Nämä tutkijat arvioivat kasvaimen pahanlaatuisuutta in vivo useissa hybridi-klooneissa, jotka olivat peräisin pahanlaatuisen hiiren melanooman ja diploidisten ihmisen fibroblastien ja lymfosyyttien fuusioista (Jonasson J., Harris H. (1977). Solufuusion avulla tehtävä pahanlaatuisuuden analyysi. VIII. Todisteita kromosomin ulkopuolisen elementin interventiosta. J. Cell Sci 24, 255–263.). He havaitsivat, että ihmisen diploidit solut olivat yhtä tehokkaita kuin hiiren diploidit solut hiiren melanoomasolujen pahanlaatuisuuden estämisessä, vaikka ihmisen kromosomit eliminoitiin ensisijaisesti hybridi-klooneissa. Pahanlaatuisuus vaimeni myös hybridi-kloonissa, jossa oli läsnä vain yksi ihmisen X-kromosomi. Jonasson ja Harris osoittivat, että tämä klooni tuotti edelleen vain vähän kasvaimia, vaikka he käyttivät takaisinvalintaa tämän jäljellä olevan X-kromosomin poistamiseksi. Nämä havainnot viittasivat siihen, ettei ihmisen tuman geneettinen materiaali ollut vastuussa pahanlaatuisuuden estämisestä. Nämä havainnot sulkisivat pois tuman epigeneettisen selityksen kasvainten synnyn estämiselle, mutta eivät poissulje ydinperustaista (mitokondrioista) epigeneettistä selitystä.