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新的代谢途径有助于癌细胞在某些条件下茁壮成

2019-05-09 13:07:47 医疗科技188℃

  新的代谢途径有助于癌细胞在某些条件下茁壮成长

  2016年4月7日

  UT西南大学儿童医学中心研究所(CRI)的科学家发现了一种新的代谢途径,可帮助癌细胞在对正常细胞致死的条件下茁壮成长。

  “人们一直认为,如果我们能够针对肿瘤特异性代谢途径,它可能会导致治疗癌症的有效方法,”资深作者Ralph DeBerardinis博士,CRI和儿科学副教授,CRI遗传和代谢疾病项目主任,以及UT西南大学儿科遗传学和代谢科主任。

   “该研究发现,两种非常不同的代谢过程以特定细胞适应与癌症进展相关的应激所需的方式相关联。”

  这项研究今天在线发表在“自然”杂志上,研究表明癌症细胞使用两种众所周知的代谢途径的替代版本,即磷酸戊糖途径(PPP)和克雷布斯循环来抵御毒素。毒素是通过氧化应激杀死细胞的活性氧(ROS)。

  这项工作建立在DeBerardinis博士实验室的早期研究基础之上,该实验室发现克雷布斯循环是细胞用来产生能量的一系列化学反应,可以在某些条件下逆转自身以滋养癌细胞。

  DeBerardinis博士说,大多数正常细胞和肿瘤细胞通过附着在称为基质的营养丰富的组织上而生长。 “它们依赖于基质附着以接受生长促进信号并以支持细胞生长,增殖和存活的方式调节其代谢”。他说。他补充说,从基质中分离导致ROS突然增加,这对正常细胞是致命的。癌细胞似乎有一个解决方法。

  哈佛大学医学院细胞生物学家Joan Brugge博士在2009年的一项具有里程碑意义的自然研究中报告了从基质中分离出来的健康细胞的破坏。有趣的是,同样的研究发现,将致癌基因 - 一种可能导致癌症的基因 - 插入正常细胞,使其表现得像癌细胞一样,并在分离过程中存活,DeBerardinis博士说,他也是Eugene McDermott中心的附属机构。为人类成长而且发展,拥有儿科学博士Joel B. Steinberg,并且是UT西南大学医学研究的Sowell家庭学者。

  “另一项自然研究,来自CRI主任Sean Morrison博士的实验室于2015年11月发现,这种罕见的皮肤癌细胞能够从原发肿瘤脱离并成功转移到身体的其他部位,有能力保持ROS水平变得危险地高,“ DeBerardinis博士说。莫里森博士,也是癌症研究的CPRIT学者和霍华德休斯医学研究所研究员,在UT西南大学担任儿科遗传学的Mary McDermott Cook教席。

  相关故事抗癌免疫治疗可用于对抗HIV药物组合可成为转移性肾癌的一线治疗研究:COPD患者在了解新的胸部症状时需要更多支持工作的前提是两个发现是相同难题的一部分,一个关键部分他说,这幅画似乎不见了。

  几十年前人们都知道,PPP是NADPH的主要来源,它提供了还原当量(即电子)来清除ROS的来源;然而,PPP在称为胞质溶胶的细胞的一部分中产生NADPH,而活性氧物质主要在称为线粒体的另一亚细胞结构中产生。

  “如果你认为ROS是火,那么NADPH就像癌细胞用来扑灭火焰的水一样,” DeBerardinis博士说。但是,来自PPP的NADPH如何帮助处理在细胞完全不同部分产生的ROS的压力? “我们所做的是发现这是如何发生的,” DeBerardinis博士说。

  目前在Nature上的研究表明癌细胞使用“捎带”。系统将PPP中的还原当量带入线粒体。他说,这种运动涉及细胞溶质中的一种不寻常的反应,它将还原当量从NADPH转移到一种叫做柠檬酸盐的分子,类似于Krebs循环的逆转反应。然后柠檬酸盐进入线粒体并刺激另一途径,其导致还原当量的释放以在ROS产生的位置产生NADPH,从而允许癌细胞存活并生长而没有基质附着的益处。

  “我们知道PPP和Krebs循环都能为癌细胞提供代谢益处。但我们不知道它们是以这种不寻常的方式联系在一起的,“他说。 “引人注目的是,正常细胞不能通过这种机制转运NADPH,并且由于高ROS水平而死亡。”

  DeBerardinis博士强调,研究结果基于培养的细胞模型,并且需要更多的研究来测试该途径在生物体中的作用。 “我们特别兴奋地测试这种途径是否是转移所必需的,因为癌细胞需要在循环中以基质分离状态存活以便转移,”他说。

  资料来源:德州大学西南医学中心

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