研究人员确定了癌细胞如何适应恶劣的肿瘤微环境
细胞需要能量才能存活和茁壮成长。一般来说，如果有氧气，细胞会将葡萄糖氧化成二氧化碳，这是非常有效的，就像在你的汽车里燃烧汽油一样。然而，即使有充足的氧气，许多恶性细胞也会选择将葡萄糖发酵成乳酸，这是一个效率低得多的过程。这种代谢适应被称为瓦伯格效应，因为它是由奥托·瓦伯格在近一个世纪前首次描述的。从那时起，在进化上选择细胞表现出瓦伯格效应的条件就一直存在争议，因为它的效率要低得多，而且会产生有毒的废物。
“沃伯格效应被误解了，因为当细胞通过氧化葡萄糖可以获得更多能量时，它却发酵葡萄糖，这是没有道理的。我们目前的研究通过定义早期癌症中存在的微环境条件来解决这个问题，这些微环境条件将选择Warburg表型。这项研究的第一作者、莫菲特癌症中心癌症生理学部门的研究科学家Mehdi Damaghi博士说:“这很重要，因为这样的细胞更具侵略性，很可能导致致命的癌症。”
为了更好地理解瓦伯格效应的选择条件和细胞表达这种代谢适应的机制，Moffitt研究人员将非恶性细胞置于早期癌变过程中存在的恶劣肿瘤微环境中，称为导管原位癌(DCIS)。DCIS是指乳腺导管内细胞不受控制地生长。这是可以诊断出乳腺癌的最早阶段。虽然它被认为是非侵入性的，但在一小部分病例中，它可能导致侵入性癌症。在一篇发表在美国国家科学院院刊，莫菲特团队表明，这些条件选择细胞表达瓦堡效应。
研究人员假设，DCIS中恶劣肿瘤微环境中各种因素的复杂相互作用，如低营养、低氧和高酸性，可能导致癌前细胞表达Warburg表型，以便在这些恶劣条件下生存和生长。为了验证他们的理论，研究小组将低糖酵解的乳腺癌细胞置于这些不同的微环境选择压力(低氧、高酸性、低葡萄糖和饥饿)下12到18个月。在此选择后，癌细胞的单个克隆被分离出来，并对其代谢和转录组谱进行了表征。
他们的结果表明，DCIS肿瘤微环境中的不良代谢条件导致了这些前期恶性肿瘤细胞通过转录重编程来选择Warburg表型。特别是，研究人员发现，转录因子KLF4的激活和稳定允许癌症细胞为了适应一种能够在恶劣环境中生存的表型。“虽然KLF4显然是这个特定系统中这种表型的原因，但我们预计不同的细胞系将提出自己的方法来解决代谢适应的需求。我们称之为‘功能对等’，”资深作者、癌症生理学系主任罗伯特·吉利斯博士说。“我们已经清楚地表明，这种表型是由恶劣的微环境条件所选择的。”
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