科学家发现癌细胞致命弱点：对半乳糖不耐受

doco2012

在当今社会，饮食习惯、工业污染和寿命延长等复杂因素导致全世界范围内的癌症率呈现出逐年上升的态势。因此，世界各国政府每年划拨大量经费到肿瘤机制研究和药物开发上，然而，即便如此，目前人类治疗肿瘤的方法仍十分有限。

癌细胞，具有与普通细胞不同的形态特征和代谢方式，但不管怎样，物质和能量是生命的必需品，因此，和人体的任何细胞一样，癌细胞需要糖（即葡萄糖）来为快速增殖和生长提供“燃料”。

值得注意的是，在自然界中，糖的种类极为丰富，那么，癌细胞是否也可以使用除葡萄糖以外的其他类型的糖呢？

近日，美国南加州大学的研究人员在 Journal of Cell Science 杂志上发表题为：AKT but not MYC promotes reactive oxygen species-mediated cell death in oxidative culture 的研究论文。

该研究发现了多数癌细胞的弱点——无法灵活利用不同类型的糖，也就是说，当癌细胞接触到一种不同类型的单糖——半乳糖时，癌细胞会因无法适应而死亡。



在生物体内，正常细胞通过有氧呼吸将糖类等物质分解代谢产生能量，从而供给细胞的增殖和生长。而癌细胞似乎更为“蛮横”，它们主要依靠糖酵解作用为生，因此癌细胞代谢葡萄糖的速度比正常细胞要快得多。

值得注意的是，机体内糖并非只有葡萄糖一种，对于正常细胞来说，它们也可以代谢半乳糖等糖类，但癌细胞似乎更为“专一”，大多数时候它们仅钟情于葡萄糖而无法灵活利用其他类型的糖。

在此项研究中，研究人员发现致癌基因不仅具有诱导细胞癌变的作用，还可能影响癌细胞对糖类的代谢方式。他们发现，拥有致癌基因AKT的癌细胞无法代谢半乳糖，因此，当它们的生活环境仅有半乳糖时，就会逐渐消亡。



半乳糖是哺乳动物的乳汁中乳糖的组成成分，是肠道内吸收最快的单糖。葡萄糖是自然界分布最广且最为重要的一种单糖，是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物。

实际上，半乳糖和葡萄糖同属于六碳糖，化学式都是C6H12O6，但两者在结构和性质上会有所不同。文章的通讯作者Nicholas Graham表示：将细胞暴露在半乳糖环境下，会迫使细胞进行完整的有氧呼吸，而不仅仅是糖酵解代谢。



研究小组发现正常细胞既可以代谢葡萄糖，又能代谢半乳糖，而AKT信号通路被激活的癌细胞（通常在乳腺癌中发现）则无法代谢半乳糖。虽然这一发现并不意味着半乳糖可以有效治疗AKT型癌细胞，但它确实揭示了这些癌细胞的一个重要缺陷，即氧化状态可导致细胞死亡。



但值得一提的是，研究人员还发现在半乳糖中生存了大约15天后，一些癌细胞开始重新生长，可能是某些亚群的细胞通过自我适应和重新编程对半乳糖产生了抗性。此外，研究团队还发现半乳糖对具有MYC基因突变的癌细胞不起作用。

对此，该研究的通讯作者Nicholas Graham说道：“如果有一种可以抑制糖酵解的药物，就应该给具有AKT突变的癌症患者服用，但你不能将其应用于MYC基因突变患者的治疗，因为理论上它对那些MYC基因突变的癌细胞无效。”



总而言之，这项研究发现多数癌细胞无法灵活利用不同类型的糖，并且半乳糖可以有效抑制AKT信号通路被激活的癌细胞的增殖和生长。



论文第一作者郑东青（音）表示他们后续将开发一些靶向药物，诱导癌细胞进入氧化状态，从而抑制其增殖生长