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研究发现癌细胞的能量代谢有望被特异地抑制
发布时间: 2014-10-22     来源: CPhI制药在线

    关于癌细胞,上世纪瓦博格提出了至今仍具重大影响力的“瓦博格效应”,即癌细胞大量摄取葡萄糖,保持很高的糖酵解速率,产生大量乳酸。正常细胞通常依靠有氧呼吸,通过三羧酸循环来产生能量。那么是否能通过特异性地抑制癌细胞的能量代谢来“饿”死癌细胞呢?最近复旦和清华大学分别发表了相关科研成果,为癌症临床治疗提供了新思路。

  1. 复旦:PGAM2调控细胞增殖和肿瘤生长

  今年5月份,复旦大学的研究人员在《Cancer Research》 杂志上发表了关于SIRT2调控PGAM2的文章。文章指出,氧化应激条件能促进SIRT2与PGAM2 (磷酸甘油酸变位酶2)的作用,并在K100位点上将其去乙酰化。而用乙酰化模拟突变体K100Q的PGAM来代替内源性PGAM2,细胞合成的NADPH减少,细胞增殖和肿瘤生长受到抑制。

  SIRT2是sirtuins(1-7)家族中的一员,是一种NAD+依赖的去乙酰化酶。其去乙酰化底物主要包括foxo家族,微管蛋白,Nf-κB等物质,从而调控细胞周期,氧化应激、胰岛素分泌等生理过程。而PGAM2是糖酵解过程关键步骤,催化3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸。SIRT2 去乙酰化并激活PGAM2,增加了糖酵解的速率。糖酵解是肿瘤细胞能量的主要来源。那么通过SIRT2或PGAM2的抑制,可以抑制肿瘤的能量来源。同时,抑制PGAM2的活力,能够减少NADPH的合成,使得细胞对于氧化损伤更为敏感。而癌症细胞之所以不老不死的一个原因便是其能抵抗氧化应激带来的损伤。能量和氧化损伤双管齐下,更有助于杀死癌细胞。

  在细胞实验的基础上,研究人员通过基因突变技术,在免疫缺陷的裸鼠肿瘤模型上证实了该靶点的可行性。研究人员发现,在乙酰化模拟突变体K100Q的PGAM来代替内源性PGAM2的裸鼠中,肿瘤生长速度大大减慢。

  2. 清华:解析人源GLUT1晶体结构,有望人工干预葡萄糖转运

  6月10日,清华大学的研究人员宣布,首次成功解析人源GLUT1晶体结构,为人工干预葡萄糖的转运打下基础。

  细胞膜是一种选择性透过膜,其能特异性摄取各类所需物质。葡萄糖,作为细胞能量的来源,无法通过渗透作用自由进出细胞,只能由细胞膜上的相应转运蛋白运输。而GLUT1是一种重要的、广泛分布于各器官的葡萄糖转运蛋白。其对于维持细胞的正常代谢具有重要意义。GLUT1功能异常能够导致发育异常,智力低下,癫痫等病症。临床上,可增加该蛋白的活力,增强器葡萄糖供应,促进代谢,从而治疗相应病症。

  GLUT1对于癌症细胞的意义更加重大。由于癌细胞增殖过快,血管生成往往无法跟上癌症胞增殖速度,导致癌细胞处于缺氧状态。癌细胞在缺氧条件下,糖酵解速率大大增加,消耗大量葡萄糖获取相对少的能量。如果人工抑制肿瘤细胞的GLUT1活力,减少其葡萄糖摄取,能够定向饿死癌细胞。

  人源GLUT1的结构解析为其抑制剂、拮抗剂以及其相应药物载体的开发打下了基础。

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