Лаборатория Чанга в Принстонском университете продолжает исследовать роль металлов-нутриентов в биологии человека. В прошлом году их внимание было сосредоточено на железе, а в этом году — на меди. В своей первой статье 2025 года исследователи представили разработку сенсора для выявления меди в человеческих клетках, а затем с его помощью выяснили, как медь может регулировать рост клеток при раке лёгких.

Учёные также предложили возможный метод лечения, при котором хелирование меди показывает обнадёживающие результаты при определённых типах рака лёгких. Эти клетки характеризуются двумя взаимосвязанными особенностями: повышенной активностью транскрипционного фактора, реагирующего на окислительный стресс, и сниженным уровнем биодоступной меди.

Совместная работа исследователей под названием «Гистохимический подход к сенсорному анализу активности меди выявляет зависимости от купроплазии в раке» была опубликована на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Она является продолжением исследования, опубликованного в июле 2024 года и посвящённого железу.

В новом исследовании разработанный гистохимический сенсор был протестирован на клеточных линиях опухолей из Национального института рака США, чтобы определить типы клеток с повышенным уровнем меди. Хотя медь необходима для здоровья, её дисбаланс давно связывают с ростом раковых клеток и другими заболеваниями. Важность соблюдения баланса меди в организме млекопитающих привела к высокому спросу на инструменты, способные отслеживать рост клеток, зависящих от меди (купроплазии).

Роль меди и антиоксидантов
Исследование выявило прямую связь между медью и транскрипционным фактором NRF2 (nuclear factor-erythroid 2-related factor 2). Повреждения клеток свободными радикалами активируют антиоксидантный ответ, при котором NRF2 стимулирует выработку белков, борющихся с окислительным стрессом.

«Повышенный уровень меди в клетках вызывает окислительный стресс», — пояснил Айдан Пезацки, ведущий автор статьи. «Следовательно, мы ожидали, что раковые клетки с высоким спросом на медь также будут иметь высокий уровень окислительного стресса. Поскольку NRF2 отвечает за борьбу с этим стрессом, мы предположили, что он может быть связан с регуляцией уровня меди».

Известно, что при некоторых видах рака лёгких уровень NRF2 значительно выше. Исследователи обнаружили связь между повышенным уровнем NRF2 и сниженным количеством доступной меди, что делает такие клетки уязвимыми для хелирования меди. Хелирование позволяет «захватить» и удержать металлические нутриенты, лишая клетки ключевого ресурса для роста.

«Мы взяли клеточные линии из NCI и обработали их хелатором меди, после чего сравнили клетки с низким и высоким уровнем NRF2», — рассказал Пезацки. — «Мы обнаружили, что клетки с более высоким уровнем NRF2 демонстрируют более высокую смертность при обработке хелатором меди.

Мы предполагаем, что NRF2 удерживает медь в клетках, а хелатор ещё сильнее истощает их запасы меди. Эта двойная нехватка нарушает удовлетворение потребности клеток в этом нутриенте. Это делает хелирование меди потенциально жизнеспособной терапевтической стратегией при раке, где уровень металла уже низкий и строго регулируется».

Чанг подчеркнул, что результаты пока не были проверены на тканях человека.

«Это исследование демонстрирует концепцию профилирования уязвимостей к металлам при раке лёгких. Мы также рассматриваем эту платформу как инструмент, который может быть применим не только к раку, но и к более широким процессам клеточного роста», — отметил Чанг.

«Все заболевания, в конечном счёте, связаны с дисбалансом: слишком много или слишком мало клеточного роста и гибели клеток. И именно этот баланс мы изучаем в рамках нашего исследования. Это часть решения более широкой задачи — понять, как диета, окружающая среда и образ жизни формируют и определяют состояние здоровья или болезни».**

Авторами статьи выступили Марко Мессина, Лаура Торренте, Айдан Пезацки, Ханна Хумпель, Эрин Ли, София Миллер, Одета Вердехо-Торрес, Терезита Падилья-Бенавидес, Донита Брэди, Дэвид Киллеа, Элисон Киллеа, Мартина Ралле, Натан Уорд, Джун Охата, Джина ДеНикола и Кристофер Чанг.

More information: Marco S. Messina et al, A histochemical approach to activity-based copper sensing reveals cuproplasia-dependent vulnerabilities in cancer, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2412816122