癌细胞不是故意浪费葡萄糖,他们消耗过快

一项新的研究,圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员发现了为何癌细胞消耗过量的葡萄糖,但并不总是代谢效率。该研究发表在分子细胞。

Glucose-craving癌细胞

肿瘤细胞需要能量通过葡萄糖消耗他们的扩散。所以多葡萄糖被癌细胞癌症诊断方法-正电子发射断层扫描(PET)涉及使用成像冲刷身体葡萄糖消耗过剩的地区。

然而,有趣的是,肿瘤细胞有效地不使用这个多余的葡萄糖,它被释放的废物。这方面的癌症新陈代谢多年来一直困惑着科学家们。“这很让人困惑,因为肿瘤迅速增长,这需要大量的燃料。这是一个非常有趣的现象,是命名的人发现它在一个世纪前,奥托华宝[…)为什么癌症细胞的生化逻辑采用这样一个看似不寻常的代谢程序已经有些难以捉摸。向前迈出了重要一步,推进我们的理解癌症是描述这些明显的代谢特性,有望产生新的治疗性的见解,”说加里·帕蒂博士塔纳,迈克尔和鲍威尔在艺术与科学学院化学教授圣路易斯华盛顿大学医学院的。

帕蒂和他的同事们发表了一项新的研究,采用一个代谢组学的方法来阐明这个查询。“我们现在可以测量成千上万的从癌症细胞代谢产物的水平在一个单一的实验。这使我们不仅要监测血糖,而且产品所有可能的分子,它可以改变。总的来说,代谢组学可以提供一个相当全面的照片在肿瘤细胞发生了什么,”帕蒂说。

癌细胞变得“葡萄糖饱和”

研究小组利用代谢组学技术和同位素示踪剂来克服目前孤立地使用metabolomics-based方法的缺点。“一个当前代谢组学的局限在于,它并不能直接报告在细胞内代谢物在哪里,”帕蒂说。这个限制是很重要的,随着细胞组成小隔间,细胞内的细胞器——每个拥有不同的功能。“解决这个挑战在目前的研究中,我们利用一个聪明的和创新的方法由其他研究人员。它允许我们推断出细胞内代谢物在哪里使用特殊的标签,标签的分子在特定亚细胞位置,”帕蒂补充道。

这些方法被应用于癌症细胞系已被广泛的研究由美国国家癌症研究所和其他研究人员。每一种细胞系消耗葡萄糖,但他们的效率使用它变化。“我们认为这是一个机会,试着去理解为什么有些癌症细胞对葡萄糖比其他人更浪费,”帕蒂说。最终,他们发现癌细胞代谢葡萄糖——直到他们不能。有一个变量的能力有效地跨癌症细胞利用葡萄糖。“当使用葡萄糖的途径有效地达到饱和时,其最大价值,细胞变得更浪费,”帕蒂说。类比这一过程是一个满溢的浴缸,一旦水满浴缸的容量,它开始在浴缸的边缘溢出,浪费水。“当我们限制葡萄糖被癌症细胞的数量,几乎所有的它使进入线粒体,”帕蒂说。“但随着葡萄糖消耗增加,单糖分子转移到线粒体的速度跟不上。”

他补充说,“这并不是一个全新的代谢模式。大多数细胞都倾向于氧化葡萄糖在线粒体而不是排泄废物[…]我们的数据表明,癌细胞也不是一个例外。他们似乎遵循相同的生化模式为其他细胞”。

针对葡萄糖代谢可能不是最有吸引力的癌症治疗方法

这个新发现癌症代谢有什么影响当前癌症诊断和治疗的努力?帕蒂和团队建议数据权证的“反思”我们如何最好的目标葡萄糖代谢癌症。“最好的治疗目标是那些特定于疾病细胞。典型的例子是抗生素青霉素。青霉素目标细菌的细胞壁,而人类细胞没有。如果葡萄糖代谢在肿瘤确实类似于健康细胞,然后使它更具挑战性的追求不会也可能破坏正常组织功能,”帕蒂说。以前,科学家们建议限制葡萄糖吸收,通过药理手段或者通过减少饮食中的糖消费——可能“饿死”癌细胞。新的研究表明,葡萄糖代谢作为癌症治疗的治疗目标可能不是像曾经认为有吸引力。

进一步发展他们的研究,派蒂和他的同事们正试图理解为什么有些癌症细胞对葡萄糖有不同的能力比其他人使用。“这可能与肿瘤所在的环境,例如肺与大脑或肝脏。它也将成为重要的理解为什么肿瘤细胞葡萄糖消耗超过他们可以有效地使用。额外的葡萄糖支持癌细胞的扩散,还是功能上无关紧要的?”帕蒂说。“这些问题的答案可能揭示新的治疗靶点。”

许多不同的癌症细胞系进行了探讨在这项研究中,但不是所有癌症类型。“这将是重要的继续扩大分析范围扩大,包括额外的癌症,”帕蒂总结道。

教授加里·帕蒂·莫莉坎贝尔说,高级科学技术网络作家。188金宝搏备用

参考:王Y,沙利E, Fowle-Grider R et al。饱和的线粒体NADH航天飞机驱动器在增殖细胞有氧糖酵解。摩尔。细胞。2022年。doi:10.1016 / j.molcel.2022.07.007。