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一種糖竟然可以殺死癌細(xì)胞

更新時(shí)間:2020-12-31  |  點(diǎn)擊率:571

和體內(nèi)的任何細(xì)胞一樣,癌細(xì)胞需要糖--即葡萄糖--來為細(xì)胞的增殖和生長提供燃料。特別是癌細(xì)胞代謝葡萄糖的速度比正常細(xì)胞要高得多。然而,南加州大學(xué)維特比化學(xué)工程和材料科學(xué)系的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種常見癌細(xì)胞的弱點(diǎn):糖缺乏靈活性。也就是說,當(dāng)癌細(xì)胞接觸到一種不同類型的糖-半乳糖時(shí),細(xì)胞無法適應(yīng),將會(huì)死亡。

該發(fā)現(xiàn)由化學(xué)工程和材料科學(xué)助理教授Nicholas Graham實(shí)驗(yàn)室的博士生Dongqing Zheng領(lǐng)導(dǎo),可能對(duì)癌癥的新代謝療法具有重要意義。這項(xiàng)研究近發(fā)表在《細(xì)胞科學(xué)》(Journal of Cell Science)雜志上。

 

這篇論文描述了致癌基因,即導(dǎo)致癌癥的基因,也可以導(dǎo)致癌細(xì)胞對(duì)糖供應(yīng)的變化變得不靈活。正常情況下,細(xì)胞通過代謝葡萄糖生長,但大多數(shù)正常細(xì)胞也可以利用半乳糖生長。然而,研究小組發(fā)現(xiàn),擁有普通致癌基因AKT的細(xì)胞不能處理半乳糖,因此暴露在這種糖中就會(huì)死亡。

鄭說,半乳糖在結(jié)構(gòu)上與幫助癌細(xì)胞生長的葡萄糖非常相似,但有一些區(qū)別。Graham說,將細(xì)胞暴露在半乳糖環(huán)境下,會(huì)迫使細(xì)胞進(jìn)行更多的氧化代謝,即利用氧氣將糖轉(zhuǎn)化為能量,而不是糖酵解代謝,即利用葡萄糖獲得能量。正常細(xì)胞可以代謝葡萄糖和半乳糖,但AKT信號(hào)通路被激活的癌細(xì)胞(通常在乳腺癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn))則不能。

Graham說:"我們還沒有看到在癌癥背景下研究半乳糖的研究,看看特定的突變是否會(huì)導(dǎo)致癌癥,導(dǎo)致細(xì)胞在處理糖酵解代謝和氧化代謝之間的轉(zhuǎn)換方面更好或更差。"

鄭說,這一發(fā)現(xiàn)并不意味著半乳糖本身就能有效治療AKT型癌細(xì)胞,但它確實(shí)揭示了這些細(xì)胞的一個(gè)根本缺陷,即氧化狀態(tài)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

"我們?cè)噲D做的是使用系統(tǒng)的方法來了解這一點(diǎn),所以我們可以使用一些類型的靶向藥物或基因療法,可以誘導(dǎo)類似的效果,迫使細(xì)胞進(jìn)入氧化狀態(tài),"鄭說。

"半乳糖是一個(gè)模型系統(tǒng),我們正在使用它來發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中的這些弱點(diǎn),從而引導(dǎo)未來的藥物開發(fā),"Graham說。"我們的實(shí)驗(yàn)室將專注于嘗試使用專門的藥物來做到這一點(diǎn)。"

研究小組的發(fā)現(xiàn)還表明,雖然半乳糖引起的氧化過程確實(shí)會(huì)導(dǎo)致AKT型癌細(xì)胞的細(xì)胞死亡,但當(dāng)細(xì)胞被賦予不同的基因突變MYC時(shí),半乳糖并沒有殺死細(xì)胞。

Graham說:"如果你有一種藥物可以抑制糖酵解,你就應(yīng)該給AKT突變的病人服用。但你不能把它給有MYC突變的病人,因?yàn)槔碚撋纤鼘?duì)那些MYC細(xì)胞不起作用。"

研究人員還發(fā)現(xiàn),在半乳糖中大約15天后,一些癌細(xì)胞開始重新出現(xiàn)。

"也許有一個(gè)小的亞種群的細(xì)胞對(duì)半乳糖有抗性,"鄭說。"另一種可能是,一些癌細(xì)胞非常有彈性,在接受半乳糖治療兩周后,它們會(huì)自我適應(yīng)并重新編程。"

 

癌癥治療的系統(tǒng)生物學(xué)方法與傳統(tǒng)療法如化療和放療不同,因?yàn)樗槍?duì)的是癌細(xì)胞的代謝過程。它的目標(biāo)是找出那些沒有傳統(tǒng)化療副作用的藥物。傳統(tǒng)化療也會(huì)殺死健康細(xì)胞,導(dǎo)致脫發(fā)等副作用。然而,在許多癌癥的靶向代謝治療中,一些復(fù)發(fā)是常見的,這些治療在細(xì)胞部分復(fù)發(fā)之前顯示出強(qiáng)有力的初步結(jié)果。Graham說,AKT腫瘤可以通過這樣的代謝治療作為靶點(diǎn),以便在初期縮小腫瘤,但這種治療需要伴隨另一種雞尾酒藥物治療,以防止復(fù)發(fā),防止癌細(xì)胞突變和適應(yīng)。

生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,離不開胎牛血清,胎牛血清 在細(xì)胞培養(yǎng)中的作用:

1. 提供對(duì)維持細(xì)胞指數(shù)生長的激素,基礎(chǔ)培養(yǎng)基中沒有或量很少的營養(yǎng)物,以及主要的低分子營養(yǎng)物。

2. 提供結(jié)合蛋白,能識(shí)別維生素、脂類、金屬和其他激素等,能結(jié)合或調(diào)節(jié)它們所結(jié)合的物質(zhì)活力。

3. 有些情況下結(jié)合蛋白質(zhì)能與有毒金屬和熱原質(zhì)結(jié)合,起到解毒作用。

4. 是細(xì)胞貼壁、鋪展在塑料培養(yǎng)基質(zhì)上所需因子來源。

5. 起酸堿度緩沖液作用。

6. 提供蛋白酶抑制劑,使在細(xì)胞傳代時(shí)使剩余胰蛋白酶失活,保護(hù)細(xì)胞不受傷害。

7. 參與細(xì)胞凍存。

在細(xì)胞培養(yǎng)中,胎牛血清加入基礎(chǔ)培養(yǎng)基的濃度大多為5%~20%(常見為10%)的。具體到不同試驗(yàn),應(yīng)依據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo),或細(xì)胞類型或基礎(chǔ)培養(yǎng)基的成分來確定濃度。

胎牛血清應(yīng)在-20℃儲(chǔ)存,運(yùn)輸應(yīng)干冰冷鏈運(yùn)輸,避免反復(fù)凍融,確保血清中因子活性不受影響,保證血清優(yōu)良品質(zhì)。

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