针对胃癌（Gastric Cancer, GC）糖酵解重编程背景下唾液酸（Sialic Acid）代谢修饰机制不明及靶向策略匮乏的关键瓶颈，本研究创新性地整合多组学（Multi-omics）与体内外功能实验，揭示唾液酸代谢通过调控细胞表面唾液酸化（Sialylation）修饰促进胃癌恶性进展，并发现天然衍生物WZ35可通过同时靶向唾液酸代谢与唾液酸化蛋白修饰抑制肿瘤增殖，为克服胃癌异质性提供了基于代谢-免疫互作的新靶点。

《Cellular Oncology》：Targeting sialic acid metabolism: a therapeutic strategy against gastric cancer driven by WZ35

针对胃癌糖酵解重编程中唾液酸代谢及其介导的唾液酸化修饰研究不足的现状，研究人员整合代谢组学、单细胞RNA测序（scRNA-seq）与批量RNA测序（Bulk RNA-seq）等多组学技术，结合Transwell、CCK-8及斑马鱼模型等体内外实验，系统阐明唾液酸代谢通过调控免疫细胞互作及能量代谢重编程促进胃癌恶性进展的机制，并鉴定出化合物WZ35可同时靶向唾液酸代谢与唾液酸化修饰抑制肿瘤增殖，为胃癌代谢干预提供了新策略。

　　

在癌症研究的漫长历程中，科学家们早已发现，癌细胞就像一群“贪吃”的掠夺者，它们会疯狂地改写自身的能量代谢方式，其中最著名的便是“瓦博格效应”（Warburg Effect），即即使在氧气充足的情况下，癌细胞也倾向于通过糖酵解（Glycolysis）来获取能量。然而，在这场宏大的代谢狂欢中，葡萄糖并非仅仅转化为ATP，其产生的中间代谢产物还悄然参与了一个名为“糖基化”（Glycosylation）的关键修饰过程。这个过程就像是给细胞表面的蛋白质穿上了一件件复杂的“糖衣”，而这些“糖衣”的结构变化，直接决定了癌细胞的侵袭、转移以及与免疫细胞的“对话”能力。

尽管糖酵解的重编程在胃癌中已被广泛研究，但作为其重要分支的唾液酸（Sialic Acid）代谢，以及它如何介导唾液酸化修饰来推动胃癌恶化，长期以来却像是一个被遗忘的角落，笼罩在迷雾之中。我们不清楚这些唾液酸分子在胃癌微环境中究竟扮演了怎样的角色，它们是助纣为虐的帮凶，还是无辜的路人？更重要的是，面对这一潜在的致命弱点，我们是否有一把精准的“手术刀”能够切断这条促癌通路？

为了拨开云雾，来自中国温州医科大学第一附属医院的研究团队开展了一项系统性研究。他们不仅仅满足于观察现象，而是采用了一种“海陆空”联合作战的战术：将代谢组学、单细胞RNA测序（scRNA-seq）、批量RNA测序（Bulk RNA-seq）等多组学技术与传统的细胞生物学实验相结合。通过对临床样本的深度挖掘和对细胞机制的精细解析，研究团队不仅绘制出了胃癌中唾液酸代谢的详细图谱，还意外发现了一款名为WZ35的化合物，它就像一位双料特工，能够同时打击唾液酸代谢和修饰两大环节，有效遏制胃癌的嚣张气焰。这项具有重要转化潜力的研究成果最终发表在《Cellular Oncology》杂志上，为胃癌的精准代谢治疗提供了新的视角。

为了实现这一目标，研究人员构建了多维度的研究体系。首先，利用GEO数据库（GSE51575, GSE150290）及自有临床样本（10对胃癌及癌旁组织）进行批量转录组与单细胞转录组测序，结合非靶向代谢组学（LC-MS/MS）分析，描绘胃癌代谢与转录图谱。其次，运用生物信息学工具（如CellChat、scMetabolism）解析细胞间通讯与代谢通路活性。在功能验证层面，采用Transwell实验检测细胞迁移与侵袭能力，CCK-8法评估细胞增殖活性，Annexin V-FITC凋亡试剂盒检测细胞凋亡，并在斑马鱼模型中验证了唾液酸对肿瘤发生的影响。此外，通过Seahorse能量代谢分析仪测定细胞耗氧率（OCR）和细胞外酸化率（ECAR），结合蛋白质质谱和qPCR技术，深入探讨了药物WZ35的作用靶点及分子机制。

3.1 Bulk RNA sequencing analyses reveals the role of glycosylation in the malignancy progression of gastric cancer

通过对GSE51575数据集（26例患者）的分析，研究发现胃癌组织中骨桥蛋白（SPP1）、透明质酸降解蛋白（CEMIP）等基因显著高表达。KEGG和GO富集分析显示，蛋白O-连接糖基化（O-linked glycosylation）和O-聚糖加工通路显著富集。GSEA分析进一步证实，胃癌患者表现出高水平的糖基化活性和唾液酸合成能力。这表明糖基化修饰水平的上调与胃癌的恶性进展密切相关。

3.2 Sialic acid metabolism as a key factor influencing gastric cancer

对10例胃癌患者的代谢组学分析显示，肿瘤组织中乙酰化代谢物（如Acetylhomoserine）水平升高。KEGG、SMPDB和RaMP-DB数据库的富集分析均指向氨基糖（Amino sugar）和核苷酸糖代谢通路的激活，其中唾液酸代谢是核心组成部分。关键代谢物N-乙酰神经氨酸（N-Acetylneuraminic acid）在胃癌中显著上调，而其前体N-乙酰-D-甘露糖胺-6-磷酸（N-Acetyl-D-mannosamine 6-phosphate）则下调，间接证实了胃癌组织中唾液酸合成代谢的亢进。

3.3 Single-cell RNA sequencing analysis of communication mechanisms between subpopulations in gastric cancer

利用GSE150290单细胞数据，研究者将细胞分为内皮细胞、上皮细胞、成纤维细胞、淋巴细胞和单核巨噬细胞五大类。CellChat细胞通讯分析揭示，上皮细胞亚群与淋巴细胞亚群之间存在强烈的相互作用，特别是通过MIF信号通路。这种由上皮肿瘤细胞发出的MIF信号，可能在胃癌免疫微环境中发挥免疫抑制作用，帮助肿瘤细胞逃避免疫监视。

3.4 Upregulation of the sialic acid metabolism pathway contributes to distinct biological functional differences in gastric cancer

聚焦于上皮细胞（视为肿瘤细胞），研究将其细分为10个亚群，并根据恶性程度分为高恶性（簇1,2,3,4,5,6）和低恶性（簇0,7,8,9）两组。scMetabolism分析显示，高恶性亚群的氨基糖和核苷酸糖代谢活性更高。进一步分析唾液酸修饰相关基因发现，高恶性组中负责催化α-2,6连接的唾液酸化酶基因（如ST6GAL1, ST6GALNAC1, ST6GALNAC6）表达上调，而部分ST3GAL1和ST6GALNAC4表达下调。依据这些酶的差异表达，细胞被重新归类为G1（高表达ST6GALNAC6等）、G2（高表达ST6GALNAC1）和G3（高表达ST3GAL1等）三个功能亚群。功能实验证实，外源性添加唾液酸（6.25 nM）能显著促进胃癌细胞（BGC-823）的迁移和增殖，并在斑马鱼模型中增加了肿瘤细胞的定植活性。

3.5 WZ35 Inhibits biological functions in gastric cancer

研究发现姜黄素衍生物WZ35能有效抑制胃癌细胞的增殖和迁移，并诱导细胞凋亡。有趣的是，虽然外源性唾液酸能促进肿瘤进展，但WZ35的抑癌作用无法被唾液酸完全逆转。Seahorse能量代谢分析显示，WZ35显著抑制了细胞的线粒体呼吸（OCR）和糖酵解（ECAR），表明其具有广谱的代谢抑制特性。蛋白质质谱分析指出，WZ35处理后，细胞骨架和细胞连接相关通路表达下调。qPCR结果进一步证实，WZ35抑制了唾液酸修饰关键酶（如ST6GALNAC1等）的mRNA表达。

3.6 WZ35 Inhibits gastric cancer progression by regulating metabolism

对WZ35处理前后的细胞进行代谢组学分析，PCA和火山图显示了显著的代谢重编程。随机森林模型识别出谷氨酰胺代谢物等关键贡献者。通路富集分析表明，WZ35处理后，甲状腺激素合成、胆汁酸合成及支链脂肪酸氧化等通路上调，而葡萄糖代谢、糖酵解、氨基糖苷代谢及谷胱甘肽代谢等通路显著下调。特别地，LC-MS/MS分析显示WZ35导致唾液酸、胞苷一磷酸-N-乙酰神经氨酸（CMP-Neu5AC）等关键代谢物水平下降，证实WZ35通过抑制唾液酸代谢通路阻断胃癌进展。

这项研究清晰地描绘了唾液酸代谢在胃癌中的核心地位。研究不仅证实了糖酵解重编程背景下的唾液酸代谢是胃癌的一个标志性特征，还通过单细胞精度的解析，揭示了不同唾液酸转移酶（Sialyltransferases）的表达偏好如何导致肿瘤内功能异质性。研究发现，特定的唾液酸化模式（如由ST6GALNAC1介导）与能量代谢（TCA循环、氧化磷酸化）增强相关，而另一些模式（如由ST6GAL1介导）则与免疫调节密切相关。这种代谢与免疫的双重驱动机制，解释了为何高唾液酸化水平的胃癌往往预后更差。

更为重要的是，本研究在转化医学层面取得了突破。通过多组学引导的药物筛选，研究团队锁定了小分子化合物WZ35。不同于传统的单一靶点药物，WZ35展现出了独特的“双管齐下”机制：一方面直接抑制唾液酸的合成代谢，另一方面干扰高尔基体中对蛋白质的唾液酸化修饰过程。这种对代谢流和修饰层的双重打击，使得WZ35能够有效克服肿瘤细胞的代谢代偿，显著抑制其增殖、迁移并诱导凋亡。

讨论部分进一步升华了研究的意义。作者指出，虽然既往研究关注了ST3GAL1等单个基因的临床预后价值，但本研究从代谢重塑的角度，阐明了唾液酸代谢如何整合了糖基化、能量代谢和免疫串扰三大生物学过程。这不仅加深了对胃癌代谢异质性的理解，也为克服肿瘤微环境的免疫抑制提供了新思路。WZ35的发现，作为一个概念验证（Proof-of-concept），证明了同时靶向代谢酶和修饰酶的可行性，为开发新一代抗胃癌代谢药物奠定了坚实的实验基础。