科学家找到常见癌细胞一个弱点：暴露于半乳糖时无法适应并死亡

财经前瞻网 2020-06-20 11:24

和体内的任何细胞一样，癌细胞需要糖——即葡萄糖——来为细胞的增殖和生长提供燃料。特别是癌细胞代谢葡萄糖的速度比正常细胞要高得多。然而，南加州大学维特比分校化学工程与材料科学系Mork Family的研究人员发现了一种常见的癌细胞类型中的一个弱点：糖无弹性。也就是说，当癌细胞暴露于不同类型的糖（半乳糖）时，细胞将无法适应并死亡。

该发现由化学工程和材料科学助理教授尼古拉斯·格雷厄姆(Nicholas Graham)实验室的博士生Dongqing Zheng领导，可能对癌症的新代谢疗法具有重要意义。这项研究最近发表在《细胞科学》杂志上。

这篇论文描述了致癌基因，即导致癌症的基因，也可以导致癌细胞对糖供应的变化变得不灵活。正常情况下，细胞通过代谢葡萄糖生长，但大多数正常细胞也可以利用半乳糖生长。然而，研究小组发现，拥有普通致癌基因AKT的细胞不能处理半乳糖，因此暴露在这种糖中就会死亡。

Zheng说，半乳糖在结构上与帮助癌细胞生长的葡萄糖非常相似，但有一些区别。格雷厄姆说，将细胞暴露在半乳糖环境下，会迫使细胞进行更多的氧化代谢，即利用氧气将糖转化为能量，而不是糖酵解代谢，即利用葡萄糖获得能量。正常细胞可以代谢葡萄糖和半乳糖，但AKT信号通路被激活的癌细胞(通常在乳腺癌细胞中发现)则不能。

格雷厄姆说:“我们还没有看到在癌症背景下研究半乳糖的研究，看看特定的突变是否会导致癌症，导致细胞在处理糖酵解代谢和氧化代谢之间的转换方面更好或更差。”

Zheng说，这一发现并不意味着半乳糖本身就能有效治疗AKT型癌细胞，但它确实揭示了这些细胞的一个根本缺陷，即氧化状态导致细胞死亡。

“我们试图做的是使用系统的方法来了解这一点，所以我们可以使用一些类型的靶向药物或基因疗法，可以诱导类似的效果，迫使细胞进入氧化状态。” Zheng说。

“半乳糖是一个模型系统，我们正在使用它来发现细胞中的这些弱点，从而引导未来的药物开发。” 格雷厄姆说。“我们的实验室将专注于尝试使用专门的药物来做到这一点。”

研究小组的发现还表明，虽然半乳糖引起的氧化过程确实会导致AKT型癌细胞的细胞死亡，但当细胞被赋予不同的基因突变MYC时，半乳糖并没有杀死细胞。

格雷厄姆说:“如果你有一种药物可以抑制糖酵解，你就应该给AKT突变的病人服用。”“但你不能把它给有MYC突变的病人，因为理论上它对那些MYC细胞不起作用。”

研究人员还发现，在半乳糖中大约15天后，一些癌细胞开始重新出现。

“也许有一个小的亚种群对半乳糖有抗性。” Zheng说，“另一种可能是，一些癌细胞非常有弹性，在接受半乳糖治疗两周后，它们会自我适应并重新编码。”

癌症治疗的系统生物学方法与传统疗法如化疗和放疗不同，因为它针对的是癌细胞的代谢过程。它的目标是找出那些没有传统化疗副作用的药物。传统化疗也会杀死健康细胞，导致脱发等副作用。然而，在许多癌症的靶向代谢治疗中，一些复苏是常见的，这些治疗在癌细胞部分复发之前显示出强有力的初步结果。

格雷厄姆说，AKT肿瘤可以通过这样的代谢治疗作为靶向，以便在初期缩小肿瘤，但这种治疗需要伴随另一种鸡尾酒药物治疗，以防止复发，防止癌细胞突变和适应。

Zheng和格雷厄姆说，如果没有本科生Jonathan Sussman (生物医学工程)和Matthew Jeon (化学工程和材料科学)的工作，最新的研究是不可能完成的。他们协助完成了细胞计数任务和蛋白质组学——参与癌细胞代谢的蛋白质的研究。

格雷厄姆说，下一步，研究小组最大的挑战是找出对AKT基因的癌细胞进行测试的组合疗法，从而产生更有效的治疗方法。