Inimesed elavad üha kauem, kuid sellega koos kasvab ka vähipatsientide hulk. Pahaloomulised kasvajad on nii Eestis kui ka maailmas surmapõhjustajate hulgas lausa teisel kohal, lõpetades igal aastal umbes 3800 Eesti inimese elutee. Kuigi vähiravi on aastate jooksul muutunud märksa tõhusamaks, kahjustab traditsiooniline keemiaravi vähirakkude kõrval ka teisi rakke. Seetõttu on sellel palju patsiendi üldist tervist kahjustavaid kõrvalmõjusid, kirjutab KBFI doktorant-nooremteadur Leenu Reinsalu.

Uus ja paljulubav võimalus vähiravis on takistada kasvajarakkude energia tootmist, et pärssida nende jagunemist ja levikut organismis. Vähirakud kasvavad ja jagunevad nimelt kiiremini kui terved rakud ning sellest tuleneva suurenenud energiavajaduse tõttu toimub kasvajas ainevahetuse ümberprogrammeerimine.

Mina koos oma kolleegidega püüan välja selgitada, kuidas vähirakud energia tootmist kiirendavad ja mille poolest erinevad need protsessid tervetest rakkudest. Just neid muutuseid on tulevikus võimalik kasutada uute ravimite loomisel. 

Vähirakke iseloomustab paindlik energia tootmine

Paljudes rakkudes toodetakse energiat peamiselt glükoosist. See lagundatakse glükolüüsi käigus püruvaadiks, mis liigub omakorda mitokondritesse. Mitokondris kasutatakse hapnikku, et toota püruvaadist energiat ATP kujul.  Kasvajad suurendavad glükolüüsi osakaalu ja jätavad kõrvale mitokondriaalse hingamise. Seda esmakordselt kirjeldanud Saksa teadlase Otto Warburgi järgi nimetatakse seda nähtust nüüd Warburgi efektiks.   

Juba pool sajandit on teada, et Warburgi efekt ei iseloomusta kõiki vähitüüpe. Kasvajad võivad selle asemel hoopis suurendada mitokondriaalset energia tootmist. Umbes kümme aastat tagasi hakkas vähiteadusesse jõudma mõiste metaboolne plastilisus. Sõnapaar kirjeldab kasvajarakkude suutlikkust mängida erinevate energiatootmise võimalustega vastavalt olemasolevatele toitainetele. 

Ainevahetuse teede aktiivsust vähirakus määravad mitmed omadused, nagu vähki tekitavad mutatsioonid, vähi staadium, asukoht kasvajas ja vähisiirded teistes organites. 

Esmased vähirakud ehk vähi tüvirakud suurendavad glükolüüsi osakaalu, et kiirendada raku jagunemist ja kasvajakoe moodustumist. Hiljem taastub mitokondriaalse hingamise tähtsus, sest rakk vajab elus püsimiseks ja inimese immuunsüsteemiga võitlemiseks ohtralt energiat.

Energia tootmiseks vajalikud hapnik ja toitained kantakse rakkudeni veresoonte kaudu. Selleks, et kiiresti arenevas kasvajas jaguks toitu kõikidele rakkudele, algab moodustuvas vähikoes vähirakkude jagunemisega käsikäes ka uute veresoonte loomine. Kuigi see toimub kiiresti, on värsked veresooned väga haprad. Nõnda jõuab mõnede rakkudeni rohkem ja teiste rakkudeni vähem hapnikku ja toitaineid

Sellest tulenevalt võivad vähirakkude energia tootmise strateegiad erineda isegi sama kasvaja lõikes. Mõned rakud võivad kiirendada suhkru lagundamist, teised aga toodavad mitokondrites hapniku kaasabil energiat hoopis rasvhapetest. Ühe toitaine puudusel suudavad vähirakud ümber kohanduda ja käivitada uued energia tootmise rajad vastavalt keskkonnale. 

Ainevahetuse eripärad mõjutavad vähiravi efektiivsust

Viimastel aastatel on näidatud, et metaboolne plastilisus mõjutab ka vähivastase keemiaravi efektiivsust. Traditsiooniline keemiaravi takistab kasvajarakkude jagunemist, kuid mõnikord võib väike hulk vähirakke saavutada kemoresistensuse. Suurem osa kasutusel olevatest ravimitest neid rakke hävitada ei suuda. Sellised rakud on ka põhjus, miks esmapilgul paranenud patsientidel mõne aasta pärast kasvaja naaseb.

Vähirakkudel aitab keemiaravi üle elada nende suutlikkus lülituda ümber uutele energiatootmise teedele. Näiteks võivad keemiaravis kasutatavad antratsükliinid suurendada glükolüüsi aktiivsust vähirakus, mis omakorda soodustab vähirakkude levikut teistesse elunditesse. Kasutades selliseid ravimeid koos teiste, glükolüüsi maha suruvate ravimitega, on ravi tõhusam ja ka võimalus vähi naasmiseks väiksem. 

Uute vähiravi strateegiate arendamiseks on oluline mõista, kuidas ja millistes arenguetappides vähirakud metaboolse plastilisuse omandavad. Selleks analüüsime me vähipatsientidelt eemaldatud kasvajaproovides energia tootmise kiirust erinevate toitainete juuresolekul. Püüame luua täieliku mudeli, mis samm-sammu haaval kirjeldab vähiarengu käigus toimuvaid ainevahetuslikke muutuseid.

Artikkel ilmus Eesti Teaduste Akadeemia korraldatava konkursi "Teadus 3 minutiga" raames, mille pidulik finaal toimub 11. veebruaril.