科学家解开了癌症百年之谜

2021年，标志着每个生物化学教科书都教授的基本发现100周年。1921年，德国医师Otto Warburg观察到癌细胞以奇怪的低效从葡萄糖收获能量：而不是“燃烧”它使用氧气，癌细胞做酵母的作用 - 它们发酵它。这种无关的过程快速地发生，但留下了葡萄糖的大部分能量。

多年来提出了各种假设来解释Warburg效应，包括这个想法癌细胞有缺陷的线粒体 - 他们的“能源工厂” - 因此不能进行受控葡萄糖的燃烧。但这些解释都不是随时到期的时间考验。（癌症细胞的线粒体工作正常。）

现在，由免疫学家李明(音译)领导的斯隆凯特琳研究所的一个研究团队在1月21日发表在该杂志上的一系列基因和生化实验的基础上，提供了一个新的答案科学。

它归结为Warburg之间以前未被解冻的联系代谢以及众所周央酶的动力室酶的活性，称为PI3激酶。

“pi3激酶是一个关键的信号分子，其几乎像细胞代谢的指挥官，”李博士说。“细胞中的大多数能量昂贵的细胞事件，包括细胞分裂，只有当pi3激酶给出提示时才发生。“

随着细胞转入Warburg代谢，PI3激酶的活性增加，细胞分裂的承诺也随之加强。这有点像给总司令一个扩音器。

调查结果修改了生物化学师之间的常识视图，认为代谢作为次级到细胞信号传导。他们还表明，靶向新陈代谢可能是挫败癌症生长的有效途径。

挑战教科书观点

李博士和他的团队，包括研究生徐珂，研究了免疫细胞中的华宝代谢，这些细胞也依赖这种看似低效的代谢形式。当免疫细胞警觉到感染的存在时，一种被称为T细胞的特定类型的细胞会随着数量的增长，从典型的燃烧氧气的代谢方式转变为华氏代谢，从而增强对抗感染的机制。

控制这种转变的关键开关是一种叫做乳酸脱氢酶A (LDHA)的酶，它是对PI3激酶信号作出反应而产生的。这种转换的结果是，葡萄糖只被部分分解，而细胞的能量货币，即ATP，在细胞的细胞质中迅速生成。(相比之下，当细胞利用氧气燃烧葡萄糖时，部分分解的分子会进入线粒体，并在那里进一步分解，从而延迟产生ATP。)

李博士和他的团队发现，在小鼠中，缺乏LDHA的T细胞不能维持其PI3激酶活性，因此不能有效地对抗感染。对于李博士和他的团队，这意味着这种代谢酶正在控制细胞的信号活动。

“该领域在假设代谢对增长因子信号传导中次要的假设下工作，”李博士说。“换句话说，生长因子信号传递给代谢，代谢支持细胞生长和增殖。因此，观察到LDHA等代谢酶可能会影响生长因子通过PI3激酶的信号真的引起了我们的注意。“

与其他激酶一样，PI3激酶依赖于ATP进行工作。由于ATP是Warburg新陈代谢的净产物，因此在Warburg新陈代谢和PI3激酶活性之间建立了阳性反馈回路，确保了PI3激酶的持续活性 - 因此细胞分裂。

至于为什么活化的免疫细胞会优先采用这种代谢方式，李博士怀疑这与细胞需要快速产生ATP来加速细胞分裂和抗感染机制有关。这种积极的反馈循环确保了这项计划一旦实施，它将持续到感染被根除为止。

与癌症的关系

虽然团队在免疫细胞中发现了发现，但对癌症有明显的相似之处。

“PI3激酶是一种非常非常关键的物质激酶李医生说。“它发送癌细胞分裂的生长信号，是癌症中最活跃的信号通路之一。”

和人一样免疫细胞,癌症细胞可能利用Warburg代谢作为维持该信号通路活性的一种方式，从而确保其持续生长和分裂。研究结果提出了一种有趣的可能性，即医生可以对其进行控制肿瘤生长通过阻止LDHA - Warburg“开关”的活动。

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