中美學者：哪些癌細胞會被餓死？

中美學者：哪些癌細胞會被餓死？

最近，一項新的科學研究確定了「為什麼結直腸癌細胞依賴於一種特定的營養物質」，並找到了一種使其餓死的方法。相關研究結果發表在《Nature Communications》雜誌。皖南醫學院、第三軍醫大學和蘇州衛生職業技術學院的研究人員，也參與了這項研究。

在美國，有超過一百萬的男性和女性患有結直腸癌。美國國家癌症研究所估計，4.5%的男性和女性在他們的一生中會被診斷為癌症，使之成為第三大最常見的非皮膚癌。在這項研究中，研究人員發現了某些結直腸癌細胞如何利用谷氨醯胺（一種非必需的氨基酸），來重編程它們的新陳代謝。許多癌細胞依靠谷氨醯胺來生存。它們如何變得如此依賴於這個分子？在該領域引起了激烈的辯論，相繼有多項研究通過阻斷谷氨醯胺的供給，試圖餓死癌細胞。

研究人員研究了一小部分含有基因突變（稱為PIK3CA）的結直腸癌細胞。這個突變位於一個對於細胞分裂和運動十分關鍵的基因上，並存在於約三分之一的結直腸癌中。這個突變也是所有癌症中最常發現的遺傳突變，從而使得這些研究結果廣受關注。

研究人員想確定的是：常見的PIK3CA基因突變是否有助於腫瘤細胞代謝的變化，例如，像谷氨醯胺之類的營養物是如何處理的。通常情況下，在特定酶的幫助下，谷氨醯胺被癌細胞分解成其他幾個分子。這個複雜的系統有助於產生三磷酸腺苷——所有細胞的「能量供給」，和其他對於結直腸癌細胞生長非常關鍵的分子。

研究人員發現，與沒有PIK3CA突變的結直腸癌細胞相比，具有該突變的結直腸癌細胞，能夠分解明顯更多的谷氨醯胺。研究人員確定了參與這個過程的幾個酶，與其他類型的細胞相比，它們在突變的癌細胞中更為活躍，從而解釋了谷氨醯胺的需求增加。由於PIK3CA基因編碼的蛋白質所致的一系列信號，這些酶在突變的腫瘤細胞中變得過度活躍。這一發現代表了常見PIK3CA基因突變與癌細胞的谷氨醯胺代謝改變之間的一種新型而重要的聯繫。

這項研究的資深作者、凱斯西儲大學醫學院遺傳學和基因組科學教授王正和（Zhenghe Wang）博士指出：「通俗地說，我們發現攜帶PIK3CA突變的結直腸癌對谷氨醯胺（癌細胞的一種特殊營養物）上癮。我們還表明，可以通過用藥物剝奪谷氨醯胺，來餓死這些腫瘤。」

當研究人員降低了實驗室培養皿中生長的突變型癌細胞所需的谷氨醯胺量時，癌細胞死亡。這一發現帶領研究團隊探討：如果小鼠結直腸癌腫瘤中含有常見的PIK3CA突變，阻斷小鼠谷氨醯胺的可用性會有何影響？王教授和他的同事們發現，將這些小鼠暴露於一種可阻斷谷氨醯胺代謝的化合物，能抑制腫瘤的生長。而在不含有這個突變的腫瘤中，他們沒有發現相同的效果。總之，這些結果為抑制含有PIK3CA突變的結直腸腫瘤的生長，提供了一個很有前景的新治療途徑。研究人員已經就他們發現的腫瘤抑制的獨特機制，提出了專利申請。

作者表示，這項研究為將於今年夏天在塞德曼大學醫院癌症中心進行的結腸癌治療臨床試驗在，提供依據。第I/II期研究將測試谷氨醯胺代謝抑製劑對晚期大腸癌患者的影響。

原文摘要：

Oncogenic PIK3CA mutations reprogram glutamine metabolism in colorectal cancer

Abstract: Cancer cells often require glutamine for growth, thereby distinguishing them from most normal cells. Here we show that PIK3CA mutations reprogram glutamine metabolism by upregulating glutamate pyruvate transaminase 2 (GPT2) in colorectal cancer (CRC) cells, making them more dependent on glutamine. Compared with isogenic wild-type (WT) cells, PIK3CA mutant CRCs convert substantially more glutamine to α-ketoglutarate to replenish the tricarboxylic acid cycle and generate ATP. Mutant p110α upregulates GPT2 gene expression through an AKT-independent, PDK1–RSK2–ATF4 signalling axis. Moreover, aminooxyacetate, which inhibits the enzymatic activity of aminotransferases including GPT2, suppresses xenograft tumour growth of CRCs with PIK3CA mutations, but not with WT PIK3CA. Together, these data establish oncogenic PIK3CA mutations as a cause of glutamine dependency in CRCs and suggest that targeting glutamine metabolism may be an effective approach to treat CRC patients harbouring PIK3CA mutations.

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