科学家阐明癌细胞的代谢开关

　　

生物通报道：最近，英国兰卡斯特大学的科学家们，揭示了在异常细胞（如癌细胞）中观察到的代谢转换。细胞能量代谢的变化，是许多疾病的一个标志，因为细胞从健康的代谢状态转换到了异常的代谢状态。

我们知道，癌细胞从通过有氧呼吸提供能量，转换为通过糖酵解或燃烧糖来提供能量。这在酵母细胞中也被观察到，从而使得科学家们能够在实验室中研究这个现象。

这些对生物振荡感兴趣的物理学家，分析了来自酵母细胞的数据，他们可以用数学方程来进行描述。8月3日他们在《Scientific Reports》发表的研究，着眼于酵母细胞中的能量生产动态，以检测这种转换背后的代谢振荡。

该小组成员包括来自Lancaster大学的Aneta Stefanovska教授和Gemma Lancaster博士，以及利物浦大学的Yevhen Suprunenko博士和来自伦敦大学国王学院的Kirsten Jenkins。Aneta Stefanovska教授说：“由于活细胞的热力学开放性，无法即时匹配能量代谢的供需变动，就可能导致非自主的时变性振荡动力学。”

基于哥德堡、瑞典的一个研究小组所提供的实验证据，Mattias Goks博士带领的研究团队表明，代谢状态的变化可以通过振荡器抗外部干扰能力的变化而得以可靠的描述。他说：“我很高兴，我们最近关于‘即使连续扰动，动力系统也可以保持稳定’的理论，已被证明可直接适用于在这个非常重要的细胞能量代谢背景。”

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研究人员建议，这可以用来识别一个细胞中代谢状态之间的转换，例如在肿瘤细胞中观察到的代谢转换。Gemma Lancaster博士说：“集中关注代谢状态之间的转换，可以促使我们开发新的治疗策略。”

恶性肿瘤必须有外部能量供应。它们不受控制的生长需要稳定的血流和营养。因此，研究人员试图消灭癌症的一种方法就是，靶定正在发生代谢变化的癌细胞，因为这些代谢变化可使肿瘤能够快速生长。然而，来自宾夕法尼亚大学研究人员的一项最新研究表明，这种方法可能错过了一条重要途径。相关阅读：想饿死癌细胞 可能漏掉了这条途径。

有不少科学家都试图通过阻断代谢来饿死癌细胞，例如瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的科学家们发现了一种方法，通过阻断谷氨酰胺分解所需的一个蛋白质，饿死肝癌细胞，同时使正常细胞完好无损。这一发现为治疗肝癌开辟了新的途径。这一研究结果发表在《Genes & Development》。相关阅读：阻断代谢“饿死”肝癌细胞。

但是，并不是所有的癌细胞都会被饿死。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2016年7月份的《Nature Communications》杂志。相关阅读：中美学者：哪些癌细胞会被饿死？。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Modelling chronotaxicity of cellular energy metabolism to facilitate the identification of altered metabolic states
Abstract: Altered cellular energy metabolism is a hallmark of many diseases, one notable example being cancer. Here, we focus on the identification of the transition from healthy to abnormal metabolic states. To do this, we study the dynamics of energy production in a cell. Due to the thermodynamic openness of a living cell, the inability to instantaneously match fluctuating supply and demand in energy metabolism results in nonautonomous time-varying oscillatory dynamics. However, such oscillatory dynamics is often neglected and treated as stochastic. Based on experimental evidence of metabolic oscillations, we show that changes in metabolic state can be described robustly by alterations in the chronotaxicity of the corresponding metabolic oscillations, i.e. the ability of an oscillator to resist external perturbations. We also present a method for the identification of chronotaxicity, applicable to general oscillatory signals and, importantly, apply this to real experimental data. Evidence of chronotaxicity was found in glycolytic oscillations in real yeast cells, verifying that chronotaxicity could be used to study transitions between metabolic states.