由貝斯以色列女執(zhí)事醫(yī)療中心(BIDMC)的一個(gè)科學(xué)小組領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究，提供了有關(guān)PI3K（磷脂酰肌醇3-激酶）在糖酵解中發(fā)揮作用潛在生物學(xué)機(jī)制的一些重要新見(jiàn)解。癌細(xì)胞借助于糖酵解這一代謝過(guò)程來(lái)生成生物質(zhì)和能量實(shí)現(xiàn)旺盛生長(zhǎng)。發(fā)表在《細(xì)胞》（Cell）雜志上的新研究結(jié)果，證實(shí)了糖對(duì)癌癥生存的重要性，并為開(kāi)發(fā)出一些PI3K抑制劑來(lái)作為癌癥靶向療法提供了重要的新信息。

論文的通訊作者、BIDMC癌癥中心腫瘤學(xué)家、哈佛醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)副教授Gerburg Wulf說(shuō)：“這項(xiàng)研究證實(shí)了PI3K作為一個(gè)主要的調(diào)控因子整合了癌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和它的代謝。”糖分解與細(xì)胞結(jié)構(gòu)是如何協(xié)調(diào)的？Wulf說(shuō)，答案是一個(gè)驚人簡(jiǎn)單的生物物理機(jī)制。

Wulf解釋道：“在正常細(xì)胞中，來(lái)自外部的信號(hào)會(huì)激活高度組織化及靈活的細(xì)胞骨架。細(xì)胞骨架并不是靜態(tài)的，而是由纖維束動(dòng)態(tài)組裝而成，纖維束不斷地周轉(zhuǎn)（turnover），分解能量分子ATP以維持細(xì)胞的形狀。”這些纖維是由肌動(dòng)蛋白（actin）所構(gòu)成，Wulf研究小組發(fā)現(xiàn)當(dāng)PI3K激活時(shí)，ATP會(huì)分解加速，肌動(dòng)蛋白纖維瓦解，釋放出醛縮酶（aldolase）。

“就像鳥(niǎo)兒坐在電話(huà)線(xiàn)上一樣，這些酶坐在肌動(dòng)蛋白纖維上。如果切斷電話(huà)線(xiàn)鳥(niǎo)兒會(huì)飛走。同樣地，當(dāng)肌動(dòng)蛋白纖維分解時(shí)，醛縮酶會(huì)脫落。我們發(fā)現(xiàn)這一‘脫落’過(guò)程激活了醛縮酶，加速了糖酵解。”

抑制PI3K如何能控制住糖代謝

這項(xiàng)研究的共同資深作者、Weill Cornell醫(yī)學(xué)院Meyer癌癥中心主任Lewis Cantley，在20年前率先發(fā)現(xiàn)了PI3K。當(dāng)它正常發(fā)揮功能時(shí)，PI3K信號(hào)通路會(huì)調(diào)控包括生長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)、增殖和分化在內(nèi)的一些重要細(xì)胞功能。但過(guò)度活化的PI3K信號(hào)通路會(huì)促成乳腺癌、卵巢癌和子宮內(nèi)膜癌。基于這些觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)出PI3K抑制劑成為了個(gè)體化癌癥治療的一個(gè)主要焦點(diǎn)。

Wulf說(shuō)：“抑制PI3K可顯著地遏制葡萄糖分解。這對(duì)于癌細(xì)胞尤其重要，因?yàn)樗鼈儑?yán)重依賴(lài)于糖代謝來(lái)實(shí)現(xiàn)自我更新，不僅生成了能量，還有生物質(zhì)——制造DNA和蛋白質(zhì)的基本構(gòu)件。”

許多的酶催化了糖酵解，共同作者John Asara通過(guò)采用質(zhì)譜分析法，查明了醛縮酶是PI3K介導(dǎo)調(diào)控的一個(gè)關(guān)鍵靶標(biāo)。

Wulf說(shuō)：“醛縮酶不同于參與糖酵解的其他酶，它催化分解了糖的6-碳鏈為3-碳分子。這些3-碳構(gòu)件隨后成為了生成新生物質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分裂和瘤塊擴(kuò)張的起點(diǎn)。”

作者們說(shuō)，新發(fā)現(xiàn)建立了癌細(xì)胞結(jié)構(gòu)和形態(tài)與代謝能力之間從前未知的一種聯(lián)系，這種方法不涉及任何的核轉(zhuǎn)錄或翻譯，它是將醛縮酶從細(xì)胞骨架重新分配到了細(xì)胞質(zhì)中，調(diào)整了糖酵解的速度。

論文的共同資深作者Lewis Cantley說(shuō)：“這是一個(gè)非常重要的發(fā)現(xiàn)，它表明了長(zhǎng)期以來(lái)被稱(chēng)作為是癌細(xì)胞標(biāo)志的高度能動(dòng)的肌動(dòng)蛋白，事實(shí)上在調(diào)控癌癥代謝中發(fā)揮了重要的作用。”

Wulf說(shuō)：“作為一名臨床科學(xué)家，我會(huì)根據(jù)患者的臨床需求來(lái)制定研究問(wèn)題。當(dāng)前迫切需要新療法來(lái)治療婦女癌癥，尤其是轉(zhuǎn)移性乳腺癌以及卵巢癌和子宮癌。隨著我們對(duì)PI3K研究的深入，我們?cè)絹?lái)越明白僅阻斷這一信號(hào)通路不足以阻止癌癥生成，PI3K抑制劑需要與其他藥物組合才能有效及特異地阻斷腫瘤細(xì)胞代謝。在我們致力鑒別作為PI3K抑制劑好伙伴的搭檔療法時(shí)這些新研究結(jié)果為我們提供了一些至關(guān)重要的信息。”

PI3K信號(hào)通路是當(dāng)前癌癥研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。Whitehead研究所和紀(jì)念斯隆凱特琳癌癥中心的研究人員通過(guò)對(duì)PI3K/AKT信號(hào)通路進(jìn)行大規(guī)模搜索，證實(shí)RAB35蛋白參與了致癌過(guò)程。這些研究結(jié)果發(fā)布在2015年9月的Science雜志上。

來(lái)自中山大學(xué)的研究人員證實(shí)，在食管鱗狀細(xì)胞癌中一種叫做miR-508的小RNA分子維持了PI3K/Akt信號(hào)，并促進(jìn)了侵襲性表型。這些研究結(jié)果發(fā)表Nature Communications雜志上。

瑞士Friedrich Miescher研究所的研究人員則在Cancer Cell雜志上發(fā)表文章證實(shí)，當(dāng)用藥物治療侵襲性乳腺癌小鼠，同時(shí)阻斷PI3K和JAK2/STAT5信號(hào)通路時(shí)，小鼠的腫瘤生長(zhǎng)減慢，不易擴(kuò)散，并最終使動(dòng)物活得更長(zhǎng)。