2020年6月27日訊 /生物谷BIOON /——和體內(nèi)的任何細(xì)胞一樣,，癌細(xì)胞需要糖--即葡萄糖--來為細(xì)胞的增殖和生長提供燃料。特別是癌細(xì)胞代謝葡萄糖的速度比正常細(xì)胞要高得多,。然而,，南加州大學(xué)維特比化學(xué)工程和材料科學(xué)系的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種常見癌細(xì)胞的弱點：糖缺乏靈活性。也就是說,，當(dāng)癌細(xì)胞接觸到一種不同類型的糖-半乳糖時,，細(xì)胞無法適應(yīng)，將會死亡,。
該發(fā)現(xiàn)由化學(xué)工程和材料科學(xué)助理教授Nicholas Graham實驗室的博士生Dongqing Zheng領(lǐng)導(dǎo),，可能對癌癥的新代謝療法具有重要意義。這項研究最近發(fā)表在《細(xì)胞科學(xué)》（Journal of Cell Science）雜志上,。
圖片來源：Journal of Cell Science
這篇論文描述了致癌基因,，即導(dǎo)致癌癥的基因，也可以導(dǎo)致癌細(xì)胞對糖供應(yīng)的變化變得不靈活,。正常情況下,，細(xì)胞通過代謝葡萄糖生長，但大多數(shù)正常細(xì)胞也可以利用半乳糖生長,。然而,，研究小組發(fā)現(xiàn)，擁有普通致癌基因AKT的細(xì)胞不能處理半乳糖,，因此暴露在這種糖中就會死亡,。
鄭說，半乳糖在結(jié)構(gòu)上與幫助癌細(xì)胞生長的葡萄糖非常相似,，但有一些區(qū)別,。Graham說，將細(xì)胞暴露在半乳糖環(huán)境下,，會迫使細(xì)胞進(jìn)行更多的氧化代謝,，即利用氧氣將糖轉(zhuǎn)化為能量，而不是糖酵解代謝,，即利用葡萄糖獲得能量,。正常細(xì)胞可以代謝葡萄糖和半乳糖，但AKT信號通路被激活的癌細(xì)胞(通常在乳腺癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn))則不能,。
Graham說："我們還沒有看到在癌癥背景下研究半乳糖的研究,，看看特定的突變是否會導(dǎo)致癌癥，導(dǎo)致細(xì)胞在處理糖酵解代謝和氧化代謝之間的轉(zhuǎn)換方面更好或更差,。"
鄭說,，這一發(fā)現(xiàn)并不意味著半乳糖本身就能有效治療AKT型癌細(xì)胞，但它確實揭示了這些細(xì)胞的一個根本缺陷,，即氧化狀態(tài)導(dǎo)致細(xì)胞死亡,。
"我們試圖做的是使用系統(tǒng)的方法來了解這一點，所以我們可以使用一些類型的靶向藥物或基因療法,，可以誘導(dǎo)類似的效果,，迫使細(xì)胞進(jìn)入氧化狀態(tài)，"鄭說,。
"半乳糖是一個模型系統(tǒng),，我們正在使用它來發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中的這些弱點，從而引導(dǎo)未來的藥物開發(fā),，"Graham說,。"我們的實驗室將專注于嘗試使用專門的藥物來做到這一點。"
研究小組的發(fā)現(xiàn)還表明,，雖然半乳糖引起的氧化過程確實會導(dǎo)致AKT型癌細(xì)胞的細(xì)胞死亡,，但當(dāng)細(xì)胞被賦予不同的基因突變MYC時，半乳糖并沒有殺死細(xì)胞,。
Graham說："如果你有一種藥物可以抑制糖酵解,，你就應(yīng)該給AKT突變的病人服用。但你不能把它給有MYC突變的病人,，因為理論上它對那些MYC細(xì)胞不起作用,。"
研究人員還發(fā)現(xiàn)，在半乳糖中大約15天后,，一些癌細(xì)胞開始重新出現(xiàn),。
"也許有一個小的亞種群的細(xì)胞對半乳糖有抗性，"鄭說,。"另一種可能是,，一些癌細(xì)胞非常有彈性，在接受半乳糖治療兩周后,，它們會自我適應(yīng)并重新編程,。"
圖片來源：Journal of Cell Science
癌癥治療的系統(tǒng)生物學(xué)方法與傳統(tǒng)療法如化療和放療不同，因為它針對的是癌細(xì)胞的代謝過程,。它的目標(biāo)是找出那些沒有傳統(tǒng)化療副作用的藥物,。傳統(tǒng)化療也會殺死健康細(xì)胞，導(dǎo)致脫發(fā)等副作用,。然而,，在許多癌癥的靶向代謝治療中，一些復(fù)發(fā)是常見的,，這些治療在細(xì)胞部分復(fù)發(fā)之前顯示出強有力的初步結(jié)果,。Graham說，AKT腫瘤可以通過這樣的代謝治療作為靶點,，以便在初期縮小腫瘤,，但這種治療需要伴隨另一種雞尾酒藥物治療,，以防止復(fù)發(fā)，防止癌細(xì)胞突變和適應(yīng),。
鄭和Graham說,，如果沒有本科生Jonathan Sussman (生物醫(yī)學(xué)工程)和Matthew Jeon (化學(xué)工程和材料科學(xué))的工作，最新的研究是不可能的,。他們協(xié)助完成了細(xì)胞計數(shù)任務(wù)和蛋白質(zhì)組學(xué)--參與癌細(xì)胞代謝的蛋白質(zhì)的研究,。
Graham說，下一步,，研究小組最大的挑戰(zhàn)是找出對AKT基因的癌細(xì)胞進(jìn)行測試的組合療法,，從而產(chǎn)生更有效的治療方法。（生物谷Bioon.com)
參考資料：
A sugar hit to help destroy cancer cells
Dongqing Zheng et al,， AKT but not MYC promotes reactive oxygen species-mediated cell death in oxidative culture,， Journal of Cell Science (2020). DOI： 10.1242/jcs.239277（潤寶醫(yī)療網(wǎng)）
該發(fā)現(xiàn)由化學(xué)工程和材料科學(xué)助理教授Nicholas Graham實驗室的博士生Dongqing Zheng領(lǐng)導(dǎo),，可能對癌癥的新代謝療法具有重要意義。這項研究最近發(fā)表在《細(xì)胞科學(xué)》（Journal of Cell Science）雜志上,。
圖片來源：Journal of Cell Science
這篇論文描述了致癌基因,，即導(dǎo)致癌癥的基因，也可以導(dǎo)致癌細(xì)胞對糖供應(yīng)的變化變得不靈活,。正常情況下,，細(xì)胞通過代謝葡萄糖生長，但大多數(shù)正常細(xì)胞也可以利用半乳糖生長,。然而,，研究小組發(fā)現(xiàn)，擁有普通致癌基因AKT的細(xì)胞不能處理半乳糖,，因此暴露在這種糖中就會死亡,。
鄭說，半乳糖在結(jié)構(gòu)上與幫助癌細(xì)胞生長的葡萄糖非常相似,，但有一些區(qū)別,。Graham說，將細(xì)胞暴露在半乳糖環(huán)境下,，會迫使細(xì)胞進(jìn)行更多的氧化代謝,，即利用氧氣將糖轉(zhuǎn)化為能量，而不是糖酵解代謝,，即利用葡萄糖獲得能量,。正常細(xì)胞可以代謝葡萄糖和半乳糖，但AKT信號通路被激活的癌細(xì)胞(通常在乳腺癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn))則不能,。
Graham說："我們還沒有看到在癌癥背景下研究半乳糖的研究,，看看特定的突變是否會導(dǎo)致癌癥，導(dǎo)致細(xì)胞在處理糖酵解代謝和氧化代謝之間的轉(zhuǎn)換方面更好或更差,。"
鄭說,，這一發(fā)現(xiàn)并不意味著半乳糖本身就能有效治療AKT型癌細(xì)胞，但它確實揭示了這些細(xì)胞的一個根本缺陷,，即氧化狀態(tài)導(dǎo)致細(xì)胞死亡,。
"我們試圖做的是使用系統(tǒng)的方法來了解這一點，所以我們可以使用一些類型的靶向藥物或基因療法,，可以誘導(dǎo)類似的效果,，迫使細(xì)胞進(jìn)入氧化狀態(tài)，"鄭說,。
"半乳糖是一個模型系統(tǒng),，我們正在使用它來發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中的這些弱點，從而引導(dǎo)未來的藥物開發(fā),，"Graham說,。"我們的實驗室將專注于嘗試使用專門的藥物來做到這一點。"
研究小組的發(fā)現(xiàn)還表明,，雖然半乳糖引起的氧化過程確實會導(dǎo)致AKT型癌細(xì)胞的細(xì)胞死亡,，但當(dāng)細(xì)胞被賦予不同的基因突變MYC時，半乳糖并沒有殺死細(xì)胞,。
Graham說："如果你有一種藥物可以抑制糖酵解,，你就應(yīng)該給AKT突變的病人服用。但你不能把它給有MYC突變的病人,，因為理論上它對那些MYC細(xì)胞不起作用,。"
研究人員還發(fā)現(xiàn)，在半乳糖中大約15天后,，一些癌細(xì)胞開始重新出現(xiàn),。
"也許有一個小的亞種群的細(xì)胞對半乳糖有抗性，"鄭說,。"另一種可能是,，一些癌細(xì)胞非常有彈性，在接受半乳糖治療兩周后,，它們會自我適應(yīng)并重新編程,。"
圖片來源：Journal of Cell Science
癌癥治療的系統(tǒng)生物學(xué)方法與傳統(tǒng)療法如化療和放療不同，因為它針對的是癌細(xì)胞的代謝過程,。它的目標(biāo)是找出那些沒有傳統(tǒng)化療副作用的藥物,。傳統(tǒng)化療也會殺死健康細(xì)胞，導(dǎo)致脫發(fā)等副作用,。然而,，在許多癌癥的靶向代謝治療中，一些復(fù)發(fā)是常見的,，這些治療在細(xì)胞部分復(fù)發(fā)之前顯示出強有力的初步結(jié)果,。Graham說，AKT腫瘤可以通過這樣的代謝治療作為靶點,，以便在初期縮小腫瘤,，但這種治療需要伴隨另一種雞尾酒藥物治療,，以防止復(fù)發(fā)，防止癌細(xì)胞突變和適應(yīng),。
鄭和Graham說,，如果沒有本科生Jonathan Sussman (生物醫(yī)學(xué)工程)和Matthew Jeon (化學(xué)工程和材料科學(xué))的工作，最新的研究是不可能的,。他們協(xié)助完成了細(xì)胞計數(shù)任務(wù)和蛋白質(zhì)組學(xué)--參與癌細(xì)胞代謝的蛋白質(zhì)的研究,。
Graham說，下一步,，研究小組最大的挑戰(zhàn)是找出對AKT基因的癌細(xì)胞進(jìn)行測試的組合療法,，從而產(chǎn)生更有效的治療方法。（生物谷Bioon.com)
參考資料：
A sugar hit to help destroy cancer cells
Dongqing Zheng et al,， AKT but not MYC promotes reactive oxygen species-mediated cell death in oxidative culture,， Journal of Cell Science (2020). DOI： 10.1242/jcs.239277（潤寶醫(yī)療網(wǎng)）
