Tất cả các tế bào đều phải thích nghi với những thay đổi trong nguồn cung cấp chất dinh dưỡng để tồn tại. Tuy nhiên, một số tế bào trở nên đặc biệt phụ thuộc vào glutamine, một axit amin đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất. Glutamine cung cấp các thành phần thiết yếu cần thiết để xây dựng protein và DNA, và nếu thiếu nó, tế bào không thể tiếp tục phát triển và phân chia.

Tế bào ung thư là một ví dụ điển hình. Nhiều khối u thể hiện điều mà các nhà khoa học gọi là "sự phụ thuộc vào glutamine", nghĩa là chúng phụ thuộc rất nhiều vào chất dinh dưỡng này. Mặc dù sự phụ thuộc này được coi là một điểm yếu, nhưng nhiều loại ung thư tìm cách vượt qua nó. Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Molecular Cell , một nhóm do Alexis Jourdain, trợ lý giáo sư tại Khoa Miễn dịch học (DIB) thuộc Khoa Sinh học và Y học (FBM) của Đại học Illinois, dẫn đầu, đã làm sáng tỏ các quá trình tế bào đằng sau khả năng thích nghi này.

Nghiên cứu này, do Tiến sĩ Miriam Lisci, một nhà khoa học sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Giáo sư Jourdain, dẫn đầu, tập trung vào các phân tử giàu carbon, đặc biệt là pyruvate. Những phân tử này có thể cho phép các tế bào tiếp tục phân chia ngay cả khi glutamine khan hiếm.

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng quá trình này phụ thuộc vào một loại enzyme ty thể gọi là pyruvate carboxylase. Enzyme này cần vitamin B7 (hay biotin) để hoạt động. Khi không có vitamin B7, enzyme ngừng hoạt động và sự phát triển của tế bào bị đình trệ. Theo cách này, biotin hoạt động như một "giấy phép chuyển hóa", cho phép pyruvate cung cấp năng lượng cho hệ thống tế bào và bù đắp cho sự thiếu hụt glutamine.

Nghiên cứu cũng phát hiện ra một vai trò mới của FBXW7 , một gen thường liên quan đến ung thư. "Khi FBXW7 bị đột biến - một tình trạng thường gặp ở một số loại ung thư - pyruvate carboxylase biến mất một phần, pyruvate không còn được sử dụng hiệu quả và các tế bào trở nên phụ thuộc vào glutamine", Miriam Lisci, tác giả chính của bài báo giải thích.

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng các đột biến FBXW7 cụ thể được tìm thấy ở bệnh nhân có thể trực tiếp gây ra sự phụ thuộc ngày càng tăng vào glutamine. Những phát hiện này có được nhờ sự hợp tác với các nền tảng chuyển hóa học và protein học của FBM, cũng như với nhóm của Giáo sư Owen Skinner tại Đại học Northeastern ở Hoa Kỳ.

Những phát hiện này cũng giúp giải thích tại sao các liệu pháp nhằm ngăn chặn glutamine không phải lúc nào cũng thành công. Tế bào ung thư có thể chuyển sang các con đường trao đổi chất thay thế để tồn tại.

“Về lâu dài, nghiên cứu này mở ra những hướng đi mới để hiểu rõ hơn về những điểm yếu chuyển hóa của ung thư và để thiết kế các chiến lược điều trị sáng tạo có tính đến sự linh hoạt chuyển hóa cao của tế bào khối u, đặc biệt là bằng cách nhắm mục tiêu đồng thời vào nhiều con đường chuyển hóa khác nhau”, Alexis Jourdain, tác giả chính của nghiên cứu, kết luận.