中美学者：哪些癌细胞会被饿死？

　　

生物通报道：最近，一项新的科学研究确定了“为什么结直肠癌细胞依赖于一种特定的营养物质”，并找到了一种使其饿死的方法。相关研究结果发表在《Nature Communications》杂志。皖南医学院、第三军医大学和苏州卫生职业技术学院的研究人员，也参与了这项研究。

在美国，有超过一百万的男性和女性患有结直肠癌。美国国家癌症研究所估计，4.5%的男性和女性在他们的一生中会被诊断为癌症，使之成为第三大最常见的非皮肤癌。在这项研究中，研究人员发现了某些结直肠癌细胞如何利用谷氨酰胺（一种非必需的氨基酸），来重编程它们的新陈代谢。许多癌细胞依靠谷氨酰胺来生存。它们如何变得如此依赖于这个分子？在该领域引起了激烈的辩论，相继有多项研究通过阻断谷氨酰胺的供给，试图饿死癌细胞，相关阅读：阻断代谢“饿死”肝癌细胞；又一项“饿死”癌细胞的研究；Cell子刊：饿死癌细胞的新途径。

研究人员研究了一小部分含有基因突变（称为PIK3CA）的结直肠癌细胞。这个突变位于一个对于细胞分裂和运动十分关键的基因上，并存在于约三分之一的结直肠癌中。这个突变也是所有癌症中最常发现的遗传突变，从而使得这些研究结果广受关注。

研究人员想确定的是：常见的PIK3CA基因突变是否有助于肿瘤细胞代谢的变化，例如，像谷氨酰胺之类的营养物是如何处理的。通常情况下，在特定酶的帮助下，谷氨酰胺被癌细胞分解成其他几个分子。这个复杂的系统有助于产生三磷酸腺苷——所有细胞的“能量供给”，和其他对于结直肠癌细胞生长非常关键的分子。

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研究人员发现，与没有PIK3CA突变的结直肠癌细胞相比，具有该突变的结直肠癌细胞，能够分解明显更多的谷氨酰胺。研究人员确定了参与这个过程的几个酶，与其他类型的细胞相比，它们在突变的癌细胞中更为活跃，从而解释了谷氨酰胺的需求增加。由于PIK3CA基因编码的蛋白质所致的一系列信号，这些酶在突变的肿瘤细胞中变得过度活跃。这一发现代表了常见PIK3CA基因突变与癌细胞的谷氨酰胺代谢改变之间的一种新型而重要的联系。

这项研究的资深作者、凯斯西储大学医学院遗传学和基因组科学教授王正和（Zhenghe Wang）博士指出：“通俗地说，我们发现携带PIK3CA突变的结直肠癌对谷氨酰胺（癌细胞的一种特殊营养物）上瘾。我们还表明，可以通过用药物剥夺谷氨酰胺，来饿死这些肿瘤。”

当研究人员降低了实验室培养皿中生长的突变型癌细胞所需的谷氨酰胺量时，癌细胞死亡。这一发现带领研究团队探讨：如果小鼠结直肠癌肿瘤中含有常见的PIK3CA突变，阻断小鼠谷氨酰胺的可用性会有何影响？王教授和他的同事们发现，将这些小鼠暴露于一种可阻断谷氨酰胺代谢的化合物，能抑制肿瘤的生长。而在不含有这个突变的肿瘤中，他们没有发现相同的效果。总之，这些结果为抑制含有PIK3CA突变的结直肠肿瘤的生长，提供了一个很有前景的新治疗途径。研究人员已经就他们发现的肿瘤抑制的独特机制，提出了专利申请。

作者表示，这项研究为将于今年夏天在塞德曼大学医院癌症中心进行的结肠癌治疗临床试验在，提供依据。第I/II期研究将测试谷氨酰胺代谢抑制剂对晚期大肠癌患者的影响。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
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.