癌細胞驚人之舉：將信號轉換成能量

　　眾所周知，癌細胞是貪婪的能源消費者，它們貪吃大量的葡萄糖。最近，經驗豐富的癌癥代謝研究員Deepak Nagrath帶領的課題組，對他們一項最新的癌癥研究結果感到非常驚訝：他在萊斯大學的實驗室通過實驗表明，某些癌細胞通過進食它們鄰近細胞的“言語”，而獲得30%到60 %的燃料。相關研究結果發表在《eLife》雜志。

　　本文通訊作者、萊斯大學化學和生物分子工程系助理教授Nagrath 指出：“我們最初的假設是，癌細胞根據從腫瘤附近微環境中的細胞那里接收到的通信信號，而改變它們的新陳代謝。但是，我們卻意外地發現，它們可將這些信號直接轉換成能量。”

　　這些結果是Nagrath及其學生、德克薩斯大學MD安德森癌癥中心和其他機構的合作者，共同進行的一項為期四年的研究的一部分，這項研究關注外來體（exosomes）在腫瘤代謝中的作用。Exosomes是由蛋白質、microRNA和核酸組成的一個小包塊，細胞將這些物質排放到環境中，與相鄰的細胞交流，并影響它們的行為。萊斯大學人類疾病系統生物學實驗室主任Nagrath發現，一些癌細胞能夠利用這些信息包，作為能量來源供應腫瘤的生長。

　　Nagrath的研究團隊專門分析各類腫瘤獨特的代謝譜。他最近一系列的研究結果是關于癌癥代謝，可追溯到為德國化學家Otto Warburg在1924年的發現：與正常細胞相比，癌細胞在稱為糖酵解的代謝過程中產生更多的能量。幾十年來，獲得諾貝爾獎的“Warburg效應”，讓科學家們相信，所有的癌癥都依賴于糖酵解。在最近幾年，Nagrath的實驗室和其他人已經證明，實際情況要復雜得多：每一種癌癥都有一個獨特的代謝譜。Nagrath的工作旨在更好地了解這些代謝譜及其在腫瘤轉移和耐藥性中的作用，他最終希望用這些知識來開發更有效的癌癥療法。

　　在2014年5月的一項研究中，Nagrath及其同事發現，高度侵襲性的卵巢癌細胞依賴于谷氨酰胺，而且剝奪了細胞的谷氨酰胺的外部來源——一些實驗性藥物也可以做到，從而是在實驗室殺死中晚期卵巢癌細胞的一種有效方法，2014年12月的一項研究發現，卵巢腫瘤可誘導成人干細胞轉化成為它們提供成長所需要的關鍵代謝物。

　　這項外來體研究開始于四年前，因為越來越多的人認識到，外來體可能在調節腫瘤代謝中發揮作用。本文第一作者Hongyun Zhao指出：“越來越多的證據表明，外來體能促進癌細胞和腫瘤周圍微環境中其他類型細胞之間的串擾。一些研究表明，外來體有調節腫瘤細胞代謝的潛力，但大多數的研究都集中在癌細胞本身產生和釋放的外來體。我們決定研究基質細胞的外來體——這種類型的細胞普遍存在于腫瘤微環境中，以探究基質細胞外來體是否影響癌細胞的能量消耗。”

　　Zhao的第一個實驗涉及培養基質細胞、提取它們的外來體并將它們暴露于癌細胞，然后進行監控以了解代謝的變化。Nagrath說，試驗表明，癌癥通過消耗直接來自于外來體的氨基酸，為自己提供能量，還需要一系列的后續試驗，來排除其他的可能性。

　　Zhao說：“我們的研究結果表明，外來體不僅提高了腫瘤中的‘Warburg效應’現象，而且外來體也在它們的貨物中包含現成的代謝產物，癌細胞在其代謝過程中直接使用它們。”

　　Nagrath說，Zhao的一些后續試驗也指出了可能的新治療方案。例如，在一些測試中，Zhao將癌細胞培養物暴露于已知可阻止外來體信號吸收的藥物。試驗表明，癌細胞的代謝活性明顯下降，從而有助于證明腫瘤正在使用外來體作為燃料。Nagrath說，本試驗中使用的藥物——肝素、細胞松弛素D、乙基異丙基阿米洛利和choloroquine，已經由美國食品和藥物管理局批準用于其他用途，這表明它們也可能是有用的化療藥物。

　　他說：“破壞癌細胞的胞外體代謝適應，可能提供了一種新的治療途徑。”