科學(xué)家闡明癌細(xì)胞的代謝開關(guān)

2016年08月22日訊 最近，英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)的科學(xué)家們，揭示了在異常細(xì)胞（如癌細(xì)胞）中觀察到的代謝轉(zhuǎn)換。細(xì)胞能量代謝的變化，是許多疾病的一個(gè)標(biāo)志，因?yàn)榧?xì)胞從健康的代謝狀態(tài)轉(zhuǎn)換到了異常的代謝狀態(tài)。

我們知道，癌細(xì)胞從通過(guò)有氧呼吸提供能量，轉(zhuǎn)換為通過(guò)糖酵解或燃燒糖來(lái)提供能量。這在酵母細(xì)胞中也被觀察到，從而使得科學(xué)家們能夠在實(shí)驗(yàn)室中研究這個(gè)現(xiàn)象。

這些對(duì)生物振蕩感興趣的物理學(xué)家，分析了來(lái)自酵母細(xì)胞的數(shù)據(jù)，他們可以用數(shù)學(xué)方程來(lái)進(jìn)行描述。8月3日他們?cè)凇禨cientific Reports》發(fā)表的研究，著眼于酵母細(xì)胞中的能量生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，以檢測(cè)這種轉(zhuǎn)換背后的代謝振蕩。

該小組成員包括來(lái)自Lancaster大學(xué)的Aneta Stefanovska教授和Gemma Lancaster博士，以及利物浦大學(xué)的Yevhen Suprunenko博士和來(lái)自倫敦大學(xué)國(guó)王學(xué)院的Kirsten Jenkins。Aneta Stefanovska教授說(shuō)：“由于活細(xì)胞的熱力學(xué)開放性，無(wú)法即時(shí)匹配能量代謝的供需變動(dòng)，就可能導(dǎo)致非自主的時(shí)變性振蕩動(dòng)力學(xué)?！?/p>

基于哥德堡、瑞典的一個(gè)研究小組所提供的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，Mattias Goks博士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)表明，代謝狀態(tài)的變化可以通過(guò)振蕩器抗外部干擾能力的變化而得以可靠的描述。他說(shuō)：“我很高興，我們最近關(guān)于‘即使連續(xù)擾動(dòng)，動(dòng)力系統(tǒng)也可以保持穩(wěn)定’的理論，已被證明可直接適用于在這個(gè)非常重要的細(xì)胞能量代謝背景。”

研究人員建議，這可以用來(lái)識(shí)別一個(gè)細(xì)胞中代謝狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，例如在腫瘤細(xì)胞中觀察到的代謝轉(zhuǎn)換。Gemma Lancaster博士說(shuō)：“集中關(guān)注代謝狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，可以促使我們開發(fā)新的治療策略。”

惡性腫瘤必須有外部能量供應(yīng)。它們不受控制的生長(zhǎng)需要穩(wěn)定的血流和營(yíng)養(yǎng)。因此，研究人員試圖消滅癌癥的一種方法就是，靶定正在發(fā)生代謝變化的癌細(xì)胞，因?yàn)檫@些代謝變化可使腫瘤能夠快速生長(zhǎng)。然而，來(lái)自賓夕法尼亞大學(xué)研究人員的一項(xiàng)最新研究表明，這種方法可能錯(cuò)過(guò)了一條重要途徑。

有不少科學(xué)家都試圖通過(guò)阻斷代謝來(lái)餓死癌細(xì)胞，例如瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種方法，通過(guò)阻斷谷氨酰胺分解所需的一個(gè)蛋白質(zhì)，餓死肝癌細(xì)胞，同時(shí)使正常細(xì)胞完好無(wú)損。這一發(fā)現(xiàn)為治療肝癌開辟了新的途徑。這一研究結(jié)果發(fā)表在《Genes & Development》。

但是，并不是所有的癌細(xì)胞都會(huì)被餓死。最近，一項(xiàng)新的科學(xué)研究確定了“為什么結(jié)直腸癌細(xì)胞依賴于一種特定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”，并找到了一種使其餓死的方法。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年7月份的《Nature Communications》雜志。

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