Godine 1931. nemački lekar/naučnik dr. Oto Vanburg, Ph.D., dobio je Nobelovu nagradu dokazavši da sve ćelije raka koriste anaerobični metabolizam (sagorevaju šećere bez korišćenja kiseonika) da bi dobili energiju.
Problem je u tome što je ovaj mehanizam 18 puta manje efikasan od aerobičnog metabolizma (kod kog se koristi kiseonik) koji normalne ćelije koriste. Stoga ćeliji raka treba 18 puta više šećera od normalne ćelije da raste i ostane metabolički aktivna.
3-Bromopiruvat istraživanje
U ćelijama raka, 3-Bromopiruvat nadmašuje ciljane terapije jer ciljane terapije brzo postaju zastarele od strane intra-tumoralnih heterogeneza (previše genetski raznoliki da bi imali trajni efekat). Ali 3-BP radi na svim ćelijama raka koje su pozitivne na PET skeneru.
Ove ćelije raka imaju ćelijski metabolizam koji može biti napadnut malim molekulom kao što je 3-BP. Laboratorija dr. Peter Pedersena u bolnici Johns Hopkins u Baltimoru Merilend je detaljno ispitala 3-BP a zatim je napravljena formulacija 3-BP-a kojom se poboljšava efikasnost, umanjuje toksičnost i postupni prelaz dostave ćelijama raka.
Pacijenti, naučnici i mnogi drugi često su zainteresovani da li je 3-BP efikasniji i manje toksičan pacijentima sa rakom od hemoterapije. Zapravo, 3-BP je jedan od najefikasnijih lekova protiv raka, i u nekim slučajevima, možda najefikasniji. 3-Bromopiruvat cilja mašineriju za proizvodnju energije neophodnu ćelijama raka dok istu tu mašineriju u normalnim ćelijama ostavlja netaknutu.
Ovo otkriće je bilo instrumentalno u pokretanju novog pravca u istraživanju raka fokusiranog na selektivno ciljanje fabrika proizvodnje energije u ćelijama raka mitohondrijama. Zapravo, dr. Peter Pedersenova laboratorija u bolnici Johns Hopkins krči put u konceptualizaciji i naučnom prihvatanju ove nove strategije.
Energija i kancer
Postoje dve fabrike za proizvodnju energije (ATP) unutar ćelije, to jest glikoliza i mitohondrijalna oksidaciona fosforilacija. U normalnim ćelijama, oko 5 procenata ukupne proizvodnje ćelijske energije (ATP) dobija se od glikolize i oko 95 procenata od mitohondrije.
U ćelijama raka proizvodnja energije glikolizom je značajno povećana (do 60 procenata). Ovo dramatično povećanje glikolize u ćelijama raka rezultuje značajnim povećanjem proizvodnje mlečne kiseline.
Više od 90 procenata karcinoma ispoljavaju ovaj učestali metabolički fenotip. To je takozvani “Warburg efekat” , to jest značajano povećanje glikolize u ćelijama raka čak i u prisustvu kiseonika. Najčešće korišćena metoda za otkrivanje raka klinički, to jest Topografija Pozitronske Emisije (skraćeno PET), je bazirana na ovom metaboličkom fenotipu, to jest na “Warburg efektu”.
Ćelije raka koje ispoljavaju “Warburg efekat” ispumpavaju proizvedenu mlečnu kiselinu preko monokarboksilatnog transportera (MCT). Broj ovih transportera (smatraju se vratima ili kapijama) u ćelijama raka je mnogo veći nego u normalnim ćelijama.
3-BP mlečna kiselina
3-BP, analog mlečne kiseline, mala je hemikalija i oponaša hemijsku strukturu mlečne kiseline. Stoga, 3-Bromopiruvat oponašajući mlečnu kiselinu može, kao Trojanski konj, da preko MCT-a udje u ćelije raka. Efekat je slabiji na normalnim ćelijama jer one sadrže jako malo MCT-a u normalnim fiziološkim uslovima.
Zbog veoma reakcione prirode 3-BP-a, on zatim neutrališe dve fabrike za proizvodnju energije karcinoma. Ćelijska energiju (ATP) se vrlo brzo troši dok 3-Bromopiruvat napada obe fabrike u isto vreme prouzrokujući izumiranje ćelija raka (pucanjem ćelijske membrane). Stoga kad se ćelije raka tretiraju 3-BP-om one pucaju i dolazi do ćelijske smrti. Normalne metaboličke ćelije ostaju netaknute.
