來自麻省理工學(xué)院的研究人員在新研究中發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞以一種完全不同于科學(xué)家們此前認(rèn)為的機(jī)制進(jìn)行營養(yǎng)物質(zhì)代謝。研究人員稱他們在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)生長在腫瘤相似環(huán)境中的細(xì)胞更偏好于將氨基酸而非碳水化合物轉(zhuǎn)化為脂類。這一研究發(fā)現(xiàn)改變了50多年來我們對于癌細(xì)胞中葡萄糖和谷氨酰胺代謝的基本認(rèn)識。該研究成果在線發(fā)表在11月20日的《自然》（Nature）雜志上。

這項(xiàng)研究的主要完成人是現(xiàn)任職于加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布斯工程學(xué)院生物工程系的年輕的助理教授Christian Metallo。Metallo是在今年夏天完成麻省理工學(xué)院化學(xué)工程系的博士后研究工作后，加入到加州大學(xué)的。其現(xiàn)在的研究方向是細(xì)胞代謝與疾病。

“我們正在致力于探索代謝對細(xì)胞功能的調(diào)控機(jī)制，”Metallo說：“代謝功能紊亂是疾病的重要驅(qū)動因子。由于長期以來我們無法了解細(xì)胞中的詳細(xì)事件，因而找不到修復(fù)疾病中關(guān)鍵問題的環(huán)節(jié)所在。解析細(xì)胞中的代謝信號通路對于我們了解不同組織及疾病中的代謝機(jī)制具有重要的意義。”

Metallo將他的工作比喻為顯示實(shí)時路況的Google地圖（Google Map）。用戶們通過這一可在線獲取的地圖能清楚地了解到交通流量及路況，方便在發(fā)生交通堵塞時及時找到其他的替代路徑。通過研究細(xì)胞調(diào)控物質(zhì)及能量轉(zhuǎn)換的分子信號，研究人員可清楚地了解到細(xì)胞的生長機(jī)制，并找到終止或改變它們的策略。

Metallo表示在過去開展此類的研究具有很大的局限性，因?yàn)檠芯咳藛T通常都是在與現(xiàn)實(shí)存在差異的條件下開展細(xì)胞研究的。相比于人體，實(shí)驗(yàn)室的細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境具有較高的氧含量。在新研究中，Metallo和同事成功地將細(xì)胞放置在模擬腫瘤的低氧環(huán)境下培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞以完全不同的機(jī)制進(jìn)行生長。研究人員發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞并沒有利用葡萄糖，而是將谷氨酰胺一類的氨基酸轉(zhuǎn)化生成了脂類。“從某種意義上說，就是細(xì)胞將碳水化合物食譜替換為了蛋白質(zhì)食譜以幫助生成脂肪，”Metallo說。

Metallo及合作者們證實(shí)這種代謝信號采取了與經(jīng)典的三羧酸循環(huán)（Krebs cycle）方向相反的反應(yīng)機(jī)制。在這種類似腫瘤環(huán)境中，三羧酸循環(huán)發(fā)生了部分逆轉(zhuǎn)，細(xì)胞利用谷氨酰胺而非葡萄糖獲得了生成細(xì)胞膜所需的脂類。研究人員證實(shí)某種攜帶致癌基因突變的腎細(xì)胞就采用了這種代謝信號。

有意思的是，研究人員發(fā)現(xiàn)放置在這些低氧環(huán)境下培養(yǎng)的正常細(xì)胞也采取了這一機(jī)制。這些研究發(fā)現(xiàn)改變了對多年來我們對于機(jī)體中細(xì)胞代謝機(jī)制的認(rèn)識。“我們開始認(rèn)識到大部分的疾病包括癌癥、糖尿病和神經(jīng)退行性疾病等都可能采用了這一代謝機(jī)制。我們現(xiàn)在所需要做的是了解到細(xì)胞代謝功能是如何出現(xiàn)紊亂的，”Metallo說：“這一發(fā)現(xiàn)為我們提供了一個防治新的潛在藥物靶點(diǎn)。”