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推翻百年主流癌癥模型!腫瘤細(xì)胞不愛(ài)糖

推翻百年主流癌癥模型!腫瘤細(xì)胞不愛(ài)糖

發(fā)布日期:2022-08-08 作者:康為 點(diǎn)擊:

作家 | 唐鳳

人們知曉腫瘤往往能高速耗費(fèi)葡萄糖,但誰(shuí)愛(ài)吃糖?大概,并非是癌細(xì)胞。相同,腫瘤中的非癌細(xì)胞——首要是被稱(chēng)為巨噬細(xì)胞的免疫細(xì)胞——擁有最高的葡萄糖攝入量。

這項(xiàng)研發(fā)推翻了過(guò)去100年來(lái)主流癌癥代謝模型。研發(fā)職員表示,腫瘤微場(chǎng)景中不同的細(xì)胞依據(jù)各自代謝程序攝入不同的營(yíng)養(yǎng),這一發(fā)掘有助于開(kāi)發(fā)新的治愈方式和成像方略。4月7日,有關(guān)論文登載于《自然》。

論文通訊作家之一、美國(guó)范德比爾特大學(xué)免疫生物學(xué)老師Jeffrey Rathmell說(shuō),“咱們?nèi)缃裰獣阅[瘤含蓋不少型號(hào)的細(xì)胞,令人詫異的是,非癌細(xì)胞實(shí)際上是腫瘤中葡萄糖的首要耗費(fèi)者?!?/p>

100年前的觀測(cè)

“癌癥代謝行業(yè)在過(guò)去的20年里成長(zhǎng)迅猛,但它首要基于Otto Warburg在1922年刊登的觀測(cè)結(jié)果,即癌細(xì)胞會(huì)以十分快的速率耗費(fèi)葡萄糖。”Rathmell奉告記者。

實(shí)際上,不管癌癥以何種形態(tài)加入身體,它都始于細(xì)胞程度,并通過(guò)新陳代謝猖狂生長(zhǎng)。

史密斯化學(xué)和生物分子工程學(xué)院老師Abe Stroock說(shuō),“癌癥擁有顯著的代謝特點(diǎn),這是在細(xì)胞和亞細(xì)胞層面發(fā)掘的此類(lèi)重病最早的特點(diǎn)之一?!?/p>

近100年前,德國(guó)心理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)得主Warburg曾如果,腫瘤的生長(zhǎng)是由線粒體耗費(fèi)不常態(tài)的葡萄糖引發(fā)的,縱然在有氧狀況下也是這樣。往往,健康的細(xì)胞只在缺氧的狀況下耗費(fèi)葡萄糖。這類(lèi)癌癥代謝變化情況也被稱(chēng)為瓦堡效應(yīng)。

實(shí)際上,那時(shí)Warburg首先揣測(cè)癌癥是一類(lèi)代謝重病,但隨后的研發(fā)提出了基因突變是癌癥本源的觀念。“Warburg曾認(rèn)定代謝缺點(diǎn)是癌癥的起源,但今日已然被顛覆了?!盨troock說(shuō)。

另一方面,當(dāng)癌細(xì)胞耗費(fèi)葡萄糖時(shí),它們是通過(guò)一類(lèi)名為糖酵解的流程完結(jié)的,在這個(gè)流程中,大批的葡萄糖被轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?。這是一類(lèi)十分低效的葡萄糖應(yīng)用方法——與疲憊的肌肉在無(wú)氧時(shí)耗費(fèi)糖相近,假設(shè)不施加操控,會(huì)造成乳酸中毒。

Stroock小組此前應(yīng)用通量平衡解析,確認(rèn)了單個(gè)細(xì)胞在全部代謝流程中對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的借用,證明了瓦堡效應(yīng)為腫瘤供應(yīng)了生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì),但過(guò)多谷氨酰胺并非利于腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。2018年,有關(guān)論文登載于《公共科學(xué)圖書(shū)館—計(jì)算生物學(xué)》。

Stroock說(shuō):“學(xué)界須要尋找其余途徑證實(shí)谷氨酰胺的首要性?!?/p>

此次,仿佛有了謎底。

“點(diǎn)亮”癌細(xì)胞

實(shí)際上,Warburg的觀測(cè)結(jié)果還有另1個(gè)首要運(yùn)用——它是正電子發(fā)射斷層掃描(PET)腫瘤成像的根基。PET應(yīng)用一類(lèi)放射性葡萄糖示蹤劑(FDG),能基于葡萄糖代謝“點(diǎn)亮”癌細(xì)胞??墒荈DG-PET并非總能獲得臨床醫(yī)師希望的結(jié)果。

“多年來(lái),我總是好奇為什么PET掃描并非安穩(wěn)?由于我研發(fā)的是腎癌,從咱們對(duì)生物學(xué)的了解來(lái)看,PET理應(yīng)會(huì)引發(fā)驚動(dòng),但結(jié)果并沒(méi)有?!狈兜卤葼柼卮髮W(xué)醫(yī)學(xué)系主任W. Kimryn Rathmell說(shuō),“況且,Jeffrey 和我就哪些細(xì)胞在應(yīng)用葡萄糖進(jìn)行了屢次討論,是癌細(xì)胞還是免疫細(xì)胞?它們是怎樣組合在一塊的?”

因而,兩位博士研發(fā)生——Kimryn小組的Bradley Reinfeld和Jeffrey 小組的Matthew Madden——決議答復(fù)這類(lèi)問(wèn)題。

方式聽(tīng)上去很簡(jiǎn)潔:將PET示蹤劑用來(lái)腫瘤小鼠,分離腫瘤,應(yīng)用細(xì)胞外表標(biāo)志蛋白和流式細(xì)胞術(shù)將腫瘤分成不同型號(hào)的細(xì)胞,并丈量細(xì)胞中的放射性。

《華夏科學(xué)報(bào)》從范德比爾特大學(xué)得悉,研發(fā)小組應(yīng)用了兩類(lèi)不同的PET示蹤劑,一類(lèi)追蹤葡萄糖,一類(lèi)追蹤谷氨酰胺;并且6種不同的腫瘤模型,比如結(jié)直腸癌、腎癌和乳腺癌模型。

結(jié)果顯現(xiàn),在不憐憫況下,髓系免疫細(xì)胞(首要是巨噬細(xì)胞)攝入的葡萄糖量最高,其次是T細(xì)胞和癌細(xì)胞。相比之下,癌細(xì)胞的谷氨酰胺攝入率最高。

“咱們認(rèn)定這是一類(lèi)廣泛情況,應(yīng)用于各類(lèi)癌癥型號(hào)。”Madden說(shuō)。

沒(méi)有細(xì)胞“輸”了

另外,研發(fā)證實(shí),某類(lèi)細(xì)胞信號(hào)通路,而不是有限的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),驅(qū)動(dòng)了葡萄糖和谷氨酰胺攝入的差別。

這一發(fā)掘與相關(guān)腫瘤微場(chǎng)景中代謝競(jìng)爭(zhēng)的主流觀念生成了對(duì)照。后者認(rèn)定在這類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)中,癌細(xì)胞“贏”了,能耗費(fèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并抑止免疫細(xì)胞。

而現(xiàn)實(shí)也許是,沒(méi)有輸贏。

“傳統(tǒng)觀念認(rèn)定癌細(xì)胞吞噬了一切的葡萄糖,因而免疫細(xì)胞不能獲取充足的葡萄糖,造成不能闡揚(yáng)功效。”Madden奉告《華夏科學(xué)報(bào)》,“但咱們的信息標(biāo)明,營(yíng)養(yǎng)攝入并沒(méi)有遭到限定。相同,細(xì)胞按程序耗費(fèi)某類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),況且它們自己分派了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì):癌細(xì)胞攝入谷氨酰胺和脂肪酸,免疫細(xì)胞吸收葡萄糖。”

研發(fā)職員表示,知曉細(xì)胞在腫瘤微場(chǎng)景中應(yīng)用不同的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),有助于人們對(duì)于特定型號(hào)的細(xì)胞,研發(fā)新療法或腫瘤成像方式。

“咱們?nèi)缃裼辛烁暗腜ET放射性示蹤劑,是時(shí)候參考在病人身上測(cè)驗(yàn)含氟谷氨酰胺或其余營(yíng)養(yǎng)探針了?!盞imryn Rathmell補(bǔ)足說(shuō),這類(lèi)發(fā)掘?qū)﹃U明FDG-PET成像結(jié)果也很首要?!霸蹅兛偸窃趹?yīng)用FDG-PET掃描,用它判定腫瘤反應(yīng),但它奉告咱們的也許是炎癥反應(yīng)而不是腫瘤反應(yīng)?!?/p>

另外,該研發(fā)還是一次充斥生機(jī)和樂(lè)趣的協(xié)作。Rathmell說(shuō),Reinfeld和Madden 參加了每1個(gè)試驗(yàn),他們還聯(lián)絡(luò)了自身在醫(yī)學(xué)科學(xué)家培訓(xùn)項(xiàng)目中的學(xué)友,以開(kāi)拓其余腫瘤模型。

有關(guān)論文數(shù)據(jù):http://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03442-1

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pcbi.1006584了解更多


本文網(wǎng)址:http://m.gmeo.cn/news/1376.html

相關(guān)標(biāo)簽:范德比爾特大學(xué)醫(yī)學(xué)系主任,醫(yī)學(xué)科學(xué)家

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