癌細胞愛吃葡萄糖? 還是胺基酸?

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1931 年諾貝爾生理醫學獎得主 Otto Warburg 博士發現,癌細胞偏好無氧發酵,將葡萄糖分解為乳酸,主要原因在於癌細胞表面的胰島素受體遠多於正常細胞,所以癌細胞能夠搶食大量的葡萄糖。在接下來數千個的研究和臨床試驗中,也都觀察到癌細胞「愛吃糖」的異常特性,科學家把它稱為 Warburg Effect。

近日,加州大學洛杉磯分校(UCLA)的 Eli 和Edythe Broad 再生醫學和幹細胞研究中心的新發現顛覆此代謝理論,他們發現,鱗狀細胞皮膚癌(squamous cell skin cancers)並不需要增加葡萄糖來促進其發育和生長。該研究刊登於《Nature Communications》。

該研究作者 Heather Christofk 副教授和 Bill Lowry 博士於 2011 年和 2017 年發現二個與鱗狀細胞皮膚癌有關的新機制,對癌細胞愛吃糖的理論提出了質疑。他們先發現鱗狀皮膚癌細胞能從毛囊幹細胞(hair follicle stem cells, HFSCs)變異而來。毛囊幹細胞只有在新的毛髮長出來時才變得活躍。隨後,他們發現毛囊幹細胞愛吃糖的特性,它們需要增加葡萄糖攝取以快速活化而長出毛囊。然後,他們提出下列問題:是因為鱗狀皮膚癌細胞改變了其代謝機制而變得愛吃糖來加快生長,還是本來就嗜糖的毛囊幹細胞所造成?

對此,他們於本篇研究中,剔除小鼠的毛囊幹細胞醣解作用的乳酸去氫酶(lactate dehydrogenase, Ldh)基因,降低了其葡萄糖代謝需求,然後發現對癌細胞生長沒有影響,不會加速癌症形成以及也不會使其惡化。接著,他們使用麩醯胺酸(glutamine)標記來追踪癌細胞的攝取和新陳代謝,確實發現缺乏 Ldha 表現的腫瘤吸收並且使用更多的麩醯胺酸來維持其營養。

加州大學洛杉磯分校 Jonsson 綜合癌症中心 David Shackelford 的研究團隊發現鱗狀細胞肺癌在無法增加葡萄糖消耗時會代謝麩醯胺酸,然後更發現分別使用二種新型藥物來減少鱗狀肺癌細胞對葡萄糖和麩醯胺酸的攝取,進而阻止其生長。
因此,減少葡萄糖和麩醯胺酸的消耗是否能阻止鱗狀細胞皮膚癌的生長,為該團隊未來進一步研究的方向。

然而, Lowry 博士也提醒大家,儘管該研究發現令人驚艷並鼓舞大家,但是將鱗狀細胞癌聯合療法應用於人類的道路依然很漫長。再加上每種藥物都有其自身的風險和副作用,因此辨識和檢測對人類安全有效的聯合療法是一個漫長而艱鉅的過程。

延伸閱讀:腫瘤的阿基里斯腱:天門冬胺酸?!

參考資料:
1. Trends Biochem Sci. 2016 Mar; 41(3): 211–218.
2. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-07857-9

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