科學(xué)家發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞致命弱點(diǎn)：對半乳糖不耐受

2020-06-23 07:45

來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

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撰文：nagashi

在當(dāng)今社會(huì)，飲食習(xí)慣、工業(yè)污染和壽命延長等復(fù)雜因素導(dǎo)致全世界范圍內(nèi)的癌癥率呈現(xiàn)出逐年上升的態(tài)勢。因此，世界各國政府每年劃撥大量經(jīng)費(fèi)到腫瘤機(jī)制研究和藥物開發(fā)上，然而，即便如此，目前人類治療腫瘤的方法仍十分有限。

癌細(xì)胞，具有與普通細(xì)胞不同的形態(tài)特征和代謝方式，但不管怎樣，物質(zhì)和能量是生命的必需品，因此，和人體的任何細(xì)胞一樣，癌細(xì)胞需要糖（即葡萄糖）來為快速增殖和生長提供“燃料”。

值得注意的是，在自然界中，糖的種類極為豐富，那么，癌細(xì)胞是否也可以使用除葡萄糖以外的其他類型的糖呢？

近日，美國南加州大學(xué)的研究人員在 Journal of Cell Science 雜志上發(fā)表題為：AKT but not MYC promotes reactive oxygen species-mediated cell death in oxidative culture 的研究論文。

該研究發(fā)現(xiàn)了多數(shù)癌細(xì)胞的弱點(diǎn)——無法靈活利用不同類型的糖，也就是說，當(dāng)癌細(xì)胞接觸到一種不同類型的單糖——半乳糖時(shí)，癌細(xì)胞會(huì)因無法適應(yīng)而死亡。

在生物體內(nèi)，正常細(xì)胞通過有氧呼吸將糖類等物質(zhì)分解代謝產(chǎn)生能量，從而供給細(xì)胞的增殖和生長。而癌細(xì)胞似乎更為“蠻橫”，它們主要依靠糖酵解作用為生，因此癌細(xì)胞代謝葡萄糖的速度比正常細(xì)胞要快得多。

值得注意的是，機(jī)體內(nèi)糖并非只有葡萄糖一種，對于正常細(xì)胞來說，它們也可以代謝半乳糖等糖類，但癌細(xì)胞似乎更為“專一”，大多數(shù)時(shí)候它們僅鐘情于葡萄糖而無法靈活利用其他類型的糖。

在此項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)致癌基因不僅具有誘導(dǎo)細(xì)胞癌變的作用，還可能影響癌細(xì)胞對糖類的代謝方式。他們發(fā)現(xiàn)，擁有致癌基因AKT的癌細(xì)胞無法代謝半乳糖，因此，當(dāng)它們的生活環(huán)境僅有半乳糖時(shí)，就會(huì)逐漸消亡。

半乳糖是哺乳動(dòng)物的乳汁中乳糖的組成成分，是腸道內(nèi)吸收最快的單糖。葡萄糖是自然界分布最廣且最為重要的一種單糖，是活細(xì)胞的能量來源和新陳代謝中間產(chǎn)物。

實(shí)際上，半乳糖和葡萄糖同屬于六碳糖，化學(xué)式都是C6H12O6，但兩者在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上會(huì)有所不同。文章的通訊作者Nicholas Graham表示：將細(xì)胞暴露在半乳糖環(huán)境下，會(huì)迫使細(xì)胞進(jìn)行完整的有氧呼吸，而不僅僅是糖酵解代謝。

研究小組發(fā)現(xiàn)正常細(xì)胞既可以代謝葡萄糖，又能代謝半乳糖，而AKT信號通路被激活的癌細(xì)胞（通常在乳腺癌中發(fā)現(xiàn)）則無法代謝半乳糖。雖然這一發(fā)現(xiàn)并不意味著半乳糖可以有效治療AKT型癌細(xì)胞，但它確實(shí)揭示了這些癌細(xì)胞的一個(gè)重要缺陷，即氧化狀態(tài)可導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

但值得一提的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)在半乳糖中生存了大約15天后，一些癌細(xì)胞開始重新生長，可能是某些亞群的細(xì)胞通過自我適應(yīng)和重新編程對半乳糖產(chǎn)生了抗性。此外，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)半乳糖對具有MYC基因突變的癌細(xì)胞不起作用。

對此，該研究的通訊作者Nicholas Graham說道：“如果有一種可以抑制糖酵解的藥物，就應(yīng)該給具有AKT突變的癌癥患者服用，但你不能將其應(yīng)用于MYC基因突變患者的治療，因?yàn)槔碚撋纤鼘δ切㎝YC基因突變的癌細(xì)胞無效。”