维生素B12缺乏通过甲硫氨酸合成酶（MTR）缺陷驱动癌细胞甲硫氨酸依赖性的机制研究

本研究针对癌症细胞中长期未解的"甲硫氨酸依赖性"现象，发现其根源在于维生素B12缺乏导致的甲硫氨酸合成酶（MTR）功能缺陷。通过代谢通量分析和基因工程改造，证实B12非依赖性酵母MET6酶可逆转该表型，为癌症代谢治疗提供新靶点。

　　

在癌症研究领域，一个持续数十年的谜题困扰着科学家：为何癌细胞在培养基中无法用同型半胱氨酸（homocysteine）替代甲硫氨酸（methionine）生长？这种现象被称为"甲硫氨酸依赖性"，正常细胞却可以轻松完成这种代谢转换。更令人困惑的是，这种现象不仅存在于肿瘤细胞，也出现在胚胎发育过程中，暗示其与细胞转化状态存在深刻联系。尽管早期研究排除了甲硫氨酸合成酶（methionine synthase, MTR）缺陷的可能性，但Karolinska Institutet的Mohamed M. A. El Husseiny和Roland Nilsson团队通过系统性研究，颠覆了这一认知。

研究人员采用多学科方法，包括代谢通量分析、单细胞RNA测序和基因工程改造。关键实验使用同位素标记（¹³C₅-methionine和²H₄-homocysteine）追踪代谢流，通过CRISPR-Cas9构建MTR敲除细胞系，并引入酵母B₁₂非依赖性MET6酶。样本包括乳腺癌（MDA-MB-231）、肺癌（A549）等癌细胞系及正常成纤维细胞对照。

Methionine dependence in tumor-derived and oncogene-transformed cells
研究发现正常乳腺上皮细胞和成纤维细胞能在同型半胱氨酸培养基中增殖，而多种癌细胞系生长停滞。SV40大T抗原和HRASV12癌基因转化的BJ-RAS细胞也表现出这种依赖性，证实其与恶性转化相关。

Reversion to methionine independence depends on vitamin B₁₂
长期培养实验中，高浓度维生素B₁₂使部分癌细胞恢复生长能力，暗示B₁₂辅因子不足是关键限制因素。单细胞RNA测序显示，适应细胞表现出转移相关基因表达降低，脂代谢通路显著改变。

Metabolic flux analysis of methionine-dependent cells
同位素示踪揭示癌细胞在同型半胱氨酸条件下MTR通量显著降低，SAM:SAH比值从>30骤降至<5。值得注意的是，10倍高浓度同型半胱氨酸可部分恢复癌细胞生长，但无法纠正异常的甲基化平衡。

Loss of methionine synthase activity underlies methionine dependence
过表达人类MTR酶未能挽救表型，而酵母MET6酶表达则完全恢复癌细胞生长能力，并正常化SAM:SAH比值。这确证B₁₂依赖性酶活化缺陷是根本原因，而非甲基供体（CH₃-THF）不足。

这项研究首次阐明癌细胞甲硫氨酸依赖性的分子机制——功能性B₁₂缺乏导致MTR酶无法形成活性全酶。这一发现不仅解答了长期悬而未决的科学问题，更为癌症治疗提供了新思路：通过饮食限制甲硫氨酸联合B₁₂靶向干预，可能选择性杀伤肿瘤细胞。研究还提示肿瘤微环境中B₁₂代谢异常可能是普遍现象，MET6酶的表达策略为耐药性问题提供了解决方案。这些发现为开发基于代谢脆弱性的精准抗癌策略奠定了理论基础。