NMR spectroscopy-based metabolomics of human hepatocarcinoma cell line:
an integrated approach to tumor metabolome.

F. Conti

In modo analogo ai termini “genoma tumorale” e “proteoma tumorale”, Mazurek S. e Eigenbrodt E. hanno definito “metaboloma tumorale” le caratteristiche metaboliche peculiari delle cellule tumorali (Mazurek e Eigenbrodt Anticancer Res 2003). Il metaboloma tumorale è caratterizzato da elevate capacità glicolitiche e di lisi della glutammina oltre all’elevato grado di incanalamento del carbonio del glucosio verso le reazioni di sintesi. Questo fenotipo metabolico è tuttavia espresso nel contesto del microambiente come substrato o come fattore che favorisce la disponibilità del fattore di crescita, che determina profondamente le attività enzimatiche e l’uso del substrato, come pure il riarrangiamento adattativo all’interno e fra i percorsi metabolici.
La metabolomica tramite RMN si è dimostrata un metodo particolarmente sensibile per monitorare i cambiamenti all’interno di un sistema biologico attraverso l’analisi integrata di variazioni della rete metabolica.
In questa relazione riferiamo un approccio metabolomico tramite RMN per studiare le variazioni adattative del metaboloma delle cellule dell’epatocarcinoma umano (HepG2) verso le variazioni di densità delle colture cellulari. È stato stabilito con certezza che in condizioni in vitro la densità cellulare influenza sia la fisiologia cellulare che la risposta cellulare ai farmaci antitumorali, benché la crescita cellulare non sia del tutto inibita nelle colture cellulari dell’HepG2. Su queste basi abbiamo studiato il metaboloma dell’HepG2 mediante la spettroscopia 1H RMN e l’analisi multivariata di dati sul mezzo di coltura cellulare prima e dopo le 24 ore di coltura.

A. Miccheli*, A. Tomassini*, R. Di Clemente*, M. Valerio*,
G. Capuani*, M. Bizzarri**, L.Conti Devirgiliis***, F. Conti*.
* Department of Chemistry, “La Sapienza” University of Rome, Italy
** Department of Experimental Medicine, “La Sapienza” University of Rome,
*** University of L’Aquila, Italy

 

13C nmr spectroscopy-based metabolic profiling
of cancer cell growth.

C. Puccetti

Per profilo metabolico si intende la valutazione simultanea del flusso del substrato all’interno e fra le principali reazioni di sintesi delle macromolecole e delle molecole e la produzione di energia in varie condizioni fisiologiche, fasi di crescita e di disponibilità del substrato.
Negli ultimi anni il profilo metabolico è stato realizzato mediante la spettroscopia di massa (SM) e i subtrati marcati con [13C]. E’ stata rilevata la distribuzione del carbonio marcato nelle varie sostanze intermedie durante la sintesi de novo delle macromolecole nelle cellule carcinomatose, permettendo di definire il ruolo di vari processi metabolici nella crescita e la morte delle cellule carcinomatose (Boros L.G., Cascante M. e Lee W-N.L DDT 2002; Lee W-N.L. et al. Am J Physiol 1998).
In questa relazione riferiamo come si costruiscono il profilo metabolico e l’analisi isotopomerica delle cellule di Jurkat mediante la spettroscopia 13C RMN effettuata usando il [1,2-13C2]glucosio. I risultati ottenuti hanno rilevato metabolismi eterogenei in una popolazione asincrona di cellule e questi metabolismi si interpretano sulla base dei diversi fenotipi metabolici delle sottopopolazioni risultanti dalla presenza di cellule nelle diverse fasi del ciclo.
La tecnologia basata su un marcatore stabile di isotopi per fare il profilo metabolico si sta dimostrando uno strumento investigativo integrato potente sia per rilevare gli spostamenti metabolici tumore-specifici che per identificare le fasi metaboliche che controllano la proliferazione cellulare, ed è da usare anche per l’identificazione di nuovi target antitumorali.

A. Miccheli*, C. Puccetti*, A. Tomassini*, M. Valerio*,
G. Peluso**, F. Tuccillo***, M. Calvani****, F. Conti*.
* Department of Chemistry, “La Sapienza” University of Rome, Italy
** Institute of Biochemistry of Proteins, CNR, Naples, Italy,
*** National Cancer Institute-INT “Fondazione G. Pascale,” Naples, Italy,
**** Scientific Department, Sigma Tau, Rome, Italy.