逆转Warburg效应:线粒体质量与数量双重建构驱动神经母细胞瘤分化的代谢治疗新策略

【字体: 时间:2025年09月07日 来源:Proceedings of the National Academy of Sciences 9.4

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  为解决肿瘤中线粒体质量与数量下降导致的去分化及恶性进展问题,研究人员开展了一项创新性代谢治疗研究。通过联合视黄酸(RA)促进线粒体生物发生与解偶联剂增强呼吸作用的协同策略,成功逆转Warburg效应,将神经母细胞瘤代谢模式从合成代谢转向分解代谢。U-13C同位素示踪显示三羧酸循环加速及底物偏好从谷氨酰胺转向葡萄糖,单细胞测序证实该方案有效清除肿瘤干细胞群并促进分化。这项研究为肿瘤分化治疗提供了线粒体靶向的新范式。

  

肿瘤中线粒体功能退化与数量减少往往伴随着细胞去分化和恶性程度升高,这已成为癌症研究的核心问题。最新突破性研究揭示,通过视黄酸(Retinoic Acid, RA)与线粒体解偶联剂的组合拳,能实现神经母细胞瘤的代谢重编程和分化诱导。

RA如同细胞内的"建筑师",显著提升线粒体生物发生效率;而解偶联剂则扮演"能量调控师",通过制造伪ATP需求迫使细胞增强呼吸作用。这对黄金搭档产生的协同效应,让依赖糖酵解(Warburg效应)的肿瘤细胞重新"学会"利用氧化磷酸化(OXPHOS)。U-13C标记实验显示,这种代谢转换伴随着三羧酸循环转速提升,且细胞底物偏好从谷氨酰胺转向葡萄糖——就像给癌细胞做了场彻底的"代谢矫正手术"。

特别值得注意的是,当研究人员使用电子传递链(Electron Transport Chain, ETC)抑制剂或清除线粒体DNA(ρ0细胞)时,分化效应完全消失,这强有力地证明线粒体功能是分化程序的"总开关"。动物实验中,膳食补充RA联合解偶联剂治疗,不仅诱导肿瘤产生神经突触结构,还成功招募了施万细胞(Schwann cell)——这些变化在病理学上都是分化成熟的黄金标准。

单细胞转录组测序结果更令人振奋:治疗组肿瘤中干细胞标志性特征几乎消失,取而代之的是沿着分化轨迹稳步前进的细胞群体,其线粒体相关基因特征日益增强。这项研究首次证实,维持肿瘤分化状态不仅需要ATP持续生成,更需要建立"ATP消耗-ETC活性"的动态平衡系统,为开发新一代分化疗法提供了精准的代谢靶点。

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