《Nature》顛覆百年認知研究!科學家發現癌細胞沒那麼愛「吃糖」

林以璿
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約一百年前,德國生理學家Otto Warburg提出了著名的理論:與正常細胞相比,癌細胞會消耗大量的葡萄糖,並產生大量乳酸,這個說法因此延伸出大量的像是「餓死癌細胞」的偏方。

這個現象後來被稱為瓦博格(Warburg)效應,並成為很多癌症理論的基礎,比如現在常用的影像學技術正子電腦斷層掃瞄(PET),就可以利用癌細胞對糖的攝取來成像;比如學界普遍認為癌細胞對糖資源的大肆掠奪擠壓了免疫細胞的營養來源,一定程度上導致身體沒有力氣與抗腫瘤細胞做抗衡。

顛覆認知!癌細胞其實沒那麼愛吃糖

然而,我們對腫瘤代謝的理解就要被更新了!4月7日美國范德堡大學的研究人員帶來的一項報告顛覆了百年來被人們奉為圭臬的理論。他們發現,癌細胞實際上是背上了敗家的黑鍋,真正大量消耗葡萄糖的其實是腫瘤微環境中的非癌細胞,「谷氨酰胺」才是癌細胞攝入最高的營養來源。這項報告以發表在《Nature》期刊上。

研究認為,腫瘤細胞並非此前認為的高代謝葡萄糖的罪魁禍首,而是被稱為巨噬細胞的免疫細胞,存在較高葡萄糖代謝水平。這一發現顛覆了過去百年來的腫瘤微環境中新陳代謝競爭的普遍觀點,有助開發新的抗癌療法和用於癌症診斷與檢測成像新策略。

了解癌症細胞的「飲食偏好」有助追蹤癌細胞

在這項試驗中,研究人員首先使用PET探測了結直腸癌、腎癌和乳癌等不同腫瘤小鼠模型中的葡萄糖消耗情況,從而量化腫瘤微環境中,不同細胞群對葡萄糖的攝入。結果令人驚訝,葡萄糖優先被分配給了浸潤性免疫細胞,而非癌細胞。分析顯示,癌細胞其實更偏愛谷氨酰胺,而且對谷氨酰胺的攝取和代謝能夠顯著抑制葡萄糖代謝和免疫細胞的腫瘤浸潤。

研究人員Matthew Madden博士表示:「我們認為這是一種廣泛存在於各種癌症類型中的普遍現象。」進一步的研究發現,導致葡萄糖和谷氨酰胺攝取存在差異的並非營養物質不足,而是特定的細胞訊號通路。

這與腫瘤微環境中癌細胞與免疫細胞之間存在代謝競爭的主流觀點,形成了鮮明對比。Madden 指出:「人們一直認為是癌細胞消耗了所有的葡萄糖,因此導致免疫細胞無法獲得足夠的葡萄糖,從而無法發揮作用。」數據表明,營養供給並沒有受限。相反,細胞按程序消耗某些營養物質,且存在營養分配機制:癌細胞吸收谷氨酰胺和脂肪酸;免疫細胞吸收葡萄糖。

Bradley Reinfeld博士說,了解到腫瘤微環境中的細胞使用不同的營養物質後,可能會推動靶向特定類型細胞的新型癌症療法誕生,對腫瘤組織進行更精準的成像也可能實現。 Kimryn Rathmell 博士補充道:「我們現在有了更先進的PET 放射性追蹤,有望透過這些特定物質追蹤癌細胞。」

參考資料:Cell-programmed nutrient partitioning in the tumour microenvironment

文/林以璿 圖/林以璿

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