近期,一項(xiàng)發(fā)表于國(guó)際雜志《The EMBO Journal》的研究揭示了癌細(xì)胞在缺氧環(huán)境初期如何存活下來(lái)的機(jī)制。這項(xiàng)由Francis Crick研究所等機(jī)構(gòu)科學(xué)家進(jìn)行的研究,不僅深化了我們對(duì)癌細(xì)胞適應(yīng)缺氧環(huán)境的理解,而且可能為預(yù)防癌癥對(duì)治療的耐受性提供新的策略。
細(xì)胞主要依賴(lài)氧氣來(lái)產(chǎn)生能量。然而,當(dāng)氧氣供應(yīng)(http://www.weberwork.com/sell/)不足時(shí),細(xì)胞會(huì)調(diào)整其蛋白質(zhì)表達(dá)以適應(yīng)環(huán)境,并通過(guò)不同的過(guò)程產(chǎn)生能量。這一適應(yīng)過(guò)程通常由缺氧誘導(dǎo)因子1α(HIF1α)來(lái)協(xié)調(diào),它能夠激活相關(guān)基因的活性。盡管在缺氧條件下,HIF1α的水平會(huì)增加,但相關(guān)基因產(chǎn)生蛋白質(zhì)需要大約24小時(shí)的時(shí)間。這意味著,在最初的缺氧階段,細(xì)胞需要其他機(jī)制來(lái)維持能量產(chǎn)生。
研究人員對(duì)癌細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用情況進(jìn)行了深入研究。他們發(fā)現(xiàn),在剝奪氧氣后的三個(gè)小時(shí)內(nèi),一個(gè)名為糖酵解的過(guò)程——即分解葡萄糖以產(chǎn)生能量——顯著增加。盡管長(zhǎng)期缺氧會(huì)驅(qū)動(dòng)HIF1α增加糖酵解水平,但研究人員發(fā)現(xiàn),即使在阻斷制造HIF1α并剝奪氧氣的情況下,糖酵解過(guò)程仍然會(huì)增加。這表明,除了HIF1α外,還有其他因子在缺氧初期支持糖酵解的增加。
研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),糖酵解的速度受到一種名為NAD+的小分子的調(diào)控,而NAD+的產(chǎn)生則需要兩種酶類(lèi)——LDHA和GOT1的協(xié)同作用。這兩種酶通常在正常氧氣條件下存在,但這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了它們?cè)诘脱鯛顟B(tài)下的關(guān)鍵作用。這意味著,即使在正常氧氣條件下,細(xì)胞也已經(jīng)為應(yīng)對(duì)氧氣水平下降做好了準(zhǔn)備。
有趣的是,研究人員還發(fā)現(xiàn),GOT1的活性不僅有助于產(chǎn)生足夠的NAD+來(lái)支持糖酵解,而且還能幫助HIF1α積累。因此,GOT1不僅能在短時(shí)間內(nèi)支持糖酵解過(guò)程,還能通過(guò)確保HIF1α的強(qiáng)大活性來(lái)影響細(xì)胞對(duì)長(zhǎng)期缺氧的適應(yīng)。
由于耐受治療的癌細(xì)胞往往位于腫瘤深處,無(wú)法獲得足夠的血液和氧氣供應(yīng),研究人員提出,抑制LDHA和GOT1可能是一種有效的策略,能夠阻斷這些難以到達(dá)的癌細(xì)胞的能量產(chǎn)生能力。他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一想法,發(fā)現(xiàn)相比在正常氧氣水平下,抑制這些酶類(lèi)(或單獨(dú)抑制其中一種)在低氧水平下更能有效地殺死癌細(xì)胞。
這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了LDHA和GOT1作為潛在治療靶點(diǎn)的價(jià)值,特別是考慮到正常氧氣供應(yīng)的細(xì)胞(包括非癌變細(xì)胞)不會(huì)受到這些酶類(lèi)抑制的影響。研究者DimIT(http://www.weberwork.com/sell/l_25/)rios Anastasiou表示,這項(xiàng)研究揭示了癌細(xì)胞在缺氧初期的一個(gè)弱點(diǎn),為開(kāi)發(fā)新型療法提供了思路。通過(guò)阻斷缺氧細(xì)胞中的LDHA和GOT1功能,我們有可能在細(xì)胞適應(yīng)低氧狀態(tài)并對(duì)治療產(chǎn)生耐受性之前,就有效地靶向作用這些細(xì)胞。
綜上所述,這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),在正常氧氣水平下,多種酶類(lèi)系統(tǒng)能夠維持細(xì)胞的啟動(dòng)狀態(tài),以便在缺氧條件下迅速增加糖酵解過(guò)程和穩(wěn)定HIF1α,直到需要更多時(shí)間的適應(yīng)性過(guò)程完全建立。這一發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對(duì)癌細(xì)胞適應(yīng)缺氧環(huán)境的理解,也為開(kāi)發(fā)針對(duì)低氧環(huán)境下癌細(xì)胞生存能力的新型療法提供了潛在的靶點(diǎn)。








