Tema 1: Warburg-effekten (30p)

"Warburg [va: 'burk], Otto, 1883–1970, tysk fysiolog och biokemist, verksam vid Kaiser-Wilhelm-Institut (i dag Max-Planck-Institut) für Biologie, Berlin-Dahlem. W. studerade cellernas ämnesomsättning samt deras andning och fotosyntes. Vidare undersökte han hur tumörer bildas och växer till. Han identifierade och karakteriserade bl.a. ett järnhaltigt protein, Warburgs andningsenzym (numera benämnt cytochromoxidase). W. erhöll 1931 års nobelpris i medicin." (Otto Warburg. http://www.ne.se/lang/otto-warburg/339269, Nationalencyklopedin, hämtad 2012-06-07.)

När det gäller tumörbildning visade Warburg att vissa tumörceller huvudsakligen bildade energi (ATP) genom "anaerob" glykolys till skillnad från normala celler, som huvudsakligen bildar energi genom oxidativ fosforylering. Warburg postulerade att skillnaden i energibildningen berodde på något fel i cellandningen och att detta fel var något som drev utvecklingen av cancerceller. När det gäller solida tumörer var det rimligt att anta att denna ändrade metabolism bland annat kunde bero på syrebrist. Dock har senare studier visat att tillgången på syre och fel i mitokondrien inte förklarar varför många olika tumörceller använder sig av aerob glykolys men med samma huvudsakliga resultat som vid "anaerob" glykolys som huvudsakligt sätt att bilda ATP.

Det ökade glukosupptag som är utmärkande för många olika typer av tumörer utnyttjas för att bland annat detektera tumörceller med hjälp av positron emissions tomografi (PET). Tekniken bygger på att tumörceller har ett stort upptag även av glukosanalogen $^{18}\text{F}$ luoro-2-deoxyglukos som fosforyleras på vanligt sätt, men som på grund av den kemiska modifieringen (-deoxy) sedan ej kan metaboliseras vidare innan $F^{18}$ sönderfaller till $O^{18}$ och föreningen sedan tagit upp väte.

Genom att tumörceller använder sig av modifierad aerob glykolys och samtidigt har ett kraftigt ökat upptag av glukos frigörs kolskelett för anabolism och celldelning. Hämning av olika enzymsteg i glykolysen testas i många olika studier som ett sätt att behandla vissa cancertyper.

Källor: P.S. Ward & C.B. Thompson, Metabolic Reprogramming: A Cancer Hallmark Even Warburg Did No Anticipate; Cancer Cell, 21: 297-308, 2012 och Wikipedia.