Science揭秘癌細胞如何“廢物利用”后加速生長

　　與正常細胞相比，快速生長的細胞，尤其是癌細胞，貪婪地消耗著營養物質，同時，還會產生過量的代謝廢物。氨就是其中的一種代謝產物，通常通過血管被運輸到肝臟中。在這里，氨會被轉換為毒性更低的物質，并以尿素的形式排出體外。然而，由于腫瘤幾乎沒有血管，因此，氨會以對很多細胞來說有毒性的濃度在腫瘤局部環境中積累。

　　這項新研究發現，這種積累非但沒對癌細胞產生傷害，還成了一種有利因素：癌細胞可將氨作為一種氮源給腫瘤生長添加“燃料”。氨的存在加速了培養的乳腺癌細胞的增殖，而抑制氨代謝則會阻礙小鼠的腫瘤生長。

　　論文的通訊作者Marcia Haigis感慨道：“傳統來說，由于具有非常高的毒性，氨被認為是一種必須被清除的代謝廢物。然而，我們卻發現，氨不僅對乳腺癌細胞沒有毒性，還能夠成為腫瘤生長所需的物質來源。”

　　調查方法

　　為了調查腫瘤如何處理如此高濃度的氨，Haigis和她的同事們利用一種技術對谷氨酰胺（glutamine）上的氮進行了標記。當谷氨酰胺在細胞代謝過程中被分解時，含有標記氮的氨會作為副產物被釋放出來。

　　為了追蹤被標記的氨的命運，研究人員分析了乳腺癌細胞和移植到小鼠體內的人類腫瘤中200多種不同的細胞代謝物。結果發現，癌細胞能夠非常高效地回收利用氨，將其融入到多種物質中，其中，最主要的是谷氨酸（氨基酸的一種）及其衍生物。數據顯示，約20%細胞的谷氨酸池（glutamate pool）含有回收利用的氮。

　　研究還發現，高濃度的氨似乎加速了實驗室培養的乳腺癌細胞的生長。在3D培養中（這種技術能夠讓細胞就像在體內一樣在所有方向上分裂），與未經氨處理的癌細胞生長情況相比，氨處理增加了癌細胞數量以及細胞簇（cell clusters）的表面積（增加的比例高達50%）。

　　此外，在移植了人類乳腺癌細胞的小鼠中，氨也加速了腫瘤的生長和增殖。當研究小組阻斷了谷氨酸脫氫酶（一種與氨執行其功能相關的酶）的活性時，腫瘤生長顯著減緩了。

　　研究意義

　　論文的第一作者Jessica Spinelli說：“我們的成果證實，抑制氨代謝可阻礙小鼠腫瘤的生長。這表明，抑制氨的同化（小貼士：同化作用是生物新陳代謝中的一個重要過程，即把消化后的營養重新組合，形成有機物和貯存能量的過程。）或生產可能會成為設計抗癌療法的一個新方向。”

　　哈佛醫學院官網的報道在最后總結道，該研究表明，氨的生物學作用需要重新被評估，這可能會幫助科學家們找到切斷腫瘤必需營養物質來源的策略。接下來，研究者們將探索氨代謝在癌癥中的治療意義。