小课题组Science发现癌细胞的喜好

　　

生物通报道：来自哈佛医学院，麻省总医院等处的研究人员发表了题为“Metabolite Profiling Identifies a Key Role for Glycine in Rapid Cancer Cell Proliferation”的文章，利用代谢组学技术，进行了大规模癌症代谢分析，获得了首个癌细胞代谢图谱，并发现了癌细胞对于一种氨基酸：甘氨酸的特殊喜好，快速扩增的癌细胞常常需要甘氨酸，这一相关成果公布在Science杂志上。

这一课题组是来自哈佛医学院的Vamsi K. Mootha（MD）领导的一个课题组，Vamsi K. Mootha早年毕业于斯坦福大学，现任哈佛医学院系统生物学系副教授，其课题组相对而言并不大，却发表了许多重要的文章，仅2010年就发表了1篇Nature，Nature Biotechnology，PNAS，2篇Nature Genetics等。

前文： Science公布首个癌细胞大型代谢分析

甘氨酸的特殊作用

甘氨酸是一种人类从食物中获得的氨基酸营养素。甘氨酸可能对支持癌细胞中的DNA和RNA合成特别重要。如果癌细胞是以不寻常的方式获取甘氨酸的话，那么这些发现可能会为人们提供一种选择性攻击它们的方法，即使用目标为抑制细胞摄取或代谢甘氨酸能力的疗法。

研究人员培养癌细胞，并记录下癌细胞的变化，发现快速增生的细胞往往会消耗甘氨酸，而缓慢增长的癌细胞往往会释放甘氨酸。这些结果可能对医生预测疾病的结果有帮助，比如含有较多数量的对甘氨酸成瘾的细胞的癌可能致死性更强。另外，监测癌细胞的甘氨酸消耗可能被用来预测药物的敏感性。

“影响癌细胞快速，还是慢速增殖的代谢物活性，至今了解的并不多”，Jain说，“但是通过这60种细胞系的分析，我们清楚的看到这种联系——细胞分裂的速度和细胞摄入甘氨酸的数量之间的关联。”

“CORE方面是一种筛选方法”，文章的共同第一作者，Mootha实验室的另外一位博士后研究员，目前已前往Karolinska研究所，“这是一种寻找感兴趣代谢物活性的方法，你可以将这些筛选出来的代谢物，进行其他实验进行验证。”

代谢酶

除了分析细胞分裂速度有关的代谢物以外，研究人员还发现了将近1500中代谢酶的表达，线粒体中甘氨酸合成需要的酶相关度最高。

“我们利用了两种独立方法——代谢产物谱分析，以及基因表达谱分析——这两种方法都指出甘氨酸代谢对于增殖比例而言，十分重要”，Mootha说。

为了进一步确认和分析这些数据，研究人员又观察当癌细胞失去甘氨酸的情况，从培养基中去除甘氨酸，以及阻断甘氨酸代谢中的酶，结果研究人员发现，快速分裂的癌细胞变得慢了下来，而慢生长的癌细胞则不受影响。

研究人员希望未来能利用这项成果进行更深入的研究，比如更广泛应用CORE图谱方法。

“这一方法为获得特殊细胞类型，或者组织提供了一种快速分析的方式，帮助研究人员了解细胞生成或者生长需要什么”，Nilsson说，“我们也希望能将这种方法用于其它研究，比如活细胞，和肌肉组织等，或者分析糖尿病中情况。”

（生物通：万纹）

原文摘要：

Metabolite Profiling Identifies a Key Role for Glycine in Rapid Cancer Cell Proliferation

Metabolic reprogramming has been proposed to be a hallmark of cancer, yet a systematic characterization of the metabolic pathways active in transformed cells is currently lacking. Using mass spectrometry, we measured the consumption and release (CORE) profiles of 219 metabolites from media across the NCI-60 cancer cell lines, and integrated these data with a preexisting atlas of gene expression. This analysis identified glycine consumption and expression of the mitochondrial glycine biosynthetic pathway as strongly correlated with rates of proliferation across cancer cells. Antagonizing glycine uptake and its mitochondrial biosynthesis preferentially impaired rapidly proliferating cells. Moreover, higher expression of this pathway was associated with greater mortality in breast cancer patients. Increased reliance on glycine may represent a metabolic vulnerability for selectively targeting rapid cancer cell proliferation.