细胞体积依赖性生长速率的代谢调控机制：基于营养物质摄取与废物释放的差异缩放规律

来自NCI60癌症细胞系面板的研究团队揭示了细胞体积如何通过营养物质摄取与代谢废物释放的差异缩放（分别遵循不同幂律）调控生长速率。该研究发现细胞代谢与生长速率呈现2/3异速缩放规律，证实细胞增大过程中废物清除速率下降慢于营养摄取，最终预测并验证了电子受体（如天冬氨酸aspartate）限制导致的细胞体积上限，为理解细胞稳态和发育生物学提供了新视角。

　　

代谢活动(Metabolism)是驱动细胞生长与功能的核心引擎。尽管已知细胞生长速率与体积存在关联，但体积变化如何重塑代谢网络仍是未解之谜。一项基于NCI60癌症细胞系面板的系统研究揭开了这一谜题：通过量化不同体积细胞的代谢特征，研究者发现营养摄取与废物释放遵循差异化的幂律缩放——当细胞体积增大时，废物清除效率的下降幅度显著低于营养吸收效率，导致生长速率呈现2/3次方的异速缩放(allometric scaling)规律。

这一发现不仅预测了代谢净平衡为零时的理论最大细胞体积（实验已证实），更通过代谢组学锁定关键限制因素：电子受体供应不足会引发细胞内天冬氨酸(aspartate)耗竭，而天冬氨酸摄取速率与细胞体积呈超线性关系（>V¹
）。这些发现将物理约束（体积缩放）与生化瓶颈（电子传递链）巧妙关联，为发育调控、肿瘤异质性乃至生命体设计原则提供了全新理论框架。