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研究表明为什么许多癌细胞需要脂肪

2022 年 6 月 23 日

哥伦比亚大学和麻省理工学院的研究人员正在揭示癌细胞经常被迫依赖脂肪输入的令人惊讶的原因,这一发现可能会促进了解和减缓肿瘤生长的新方法。

该研究由哥伦比亚大学瓦格洛斯医学院系统生物学副教授Dennis Vitkup博士和麻省理工科赫中心主任Matthew G. Vander Heiden博士领导, 6 月 23 日在Nature Metabolism上发表

我们吃的常见营养素如脂肪,和呼吸的氧气,很可能在癌细胞的生长中发挥重要作用。

氧气以其在体内产生能量的作用而闻名。这就是为什么运动时我们会开始用力呼吸。由于许多癌细胞生活在缺氧环境中,人们通常认为癌细胞生长受到能量的限制。

但氧气还有一个不太知名的作用,那就是为化学反应提供氧化能力,驱动合成新细胞所必需的生物分子。许多生物合成反应需要一种称为 NAD+ 的辅助因子,当缺氧时,细胞无法再生促进生长的 NAD+,细胞的关键合成反应停止了。

令人惊讶的是,这项新研究发现,缺氧癌细胞通常具备比其生长所需更多的能量。当研究人员为癌细胞提供额外的营养来产生能量时,癌细胞没有反应。

相反,当研究人员使用各种方法来疏通因缺氧而抑制的生物合成途径时,癌细胞会大幅增加增殖。

研究人员发现,虽然各种生物合成途径对氧气供应很敏感,但脂肪的合成受到的影响最大。脂肪分子用于制造新细胞的膜,脂肪合成对于需要合成新膜以促进生长的癌细胞尤其具有挑战性。如果没有氧气,细胞在其脂肪合成途径就没有充分供应。

“让我们的结果非常违反直觉是,”Vitkup 说,“脂肪合成不认为是需要大量氧气的过程。但我们的实验表明,癌细胞使用高达 30% 的氧气不是用于产生能量,而是用于合成脂肪。”

由于氧气对生物合成的影响,在氧气有限的环境中生长的癌细胞强烈依赖于从环境中输入脂肪,这为癌细胞创造了一个至关重要的脆弱性,因此减少输入脂肪的供应可能会减缓或阻止癌症的生长。

Vitkup 的团队现在正试图确定在不同肿瘤中癌细胞输入脂肪的受体,以及哪些受体可以被药物靶向。该研究还表明,改变饮食中脂肪的成分可能在影响癌症生长方面发挥至关重要的作用。

“我们通常认为癌症主要是由基因突变驱动的,但对于在诸如缺氧等具有挑战性的条件下存活的癌细胞,其环境同样重要,”Vitkup 说。“例如,刺激脂肪吸收的突变会促进肿瘤生长,前提是这些脂肪在癌细胞的环境中确实存在。”

这项名为“当电子受体受到限制时,癌细胞依赖环境脂质进行增殖的研究”(链接是外部链接并在新窗口中打开),”于 6 月 23 日发表在 Nature Metabolism 上。

所有作者:Zhaoqi Li(麻省理工学院)、Brian W. Ji(哥伦比亚和加利福尼亚大学圣地亚哥分校)、Purushottam D. Dixit(哥伦比亚和佛罗里达大学)、Konstantine Tchourine(哥伦比亚)、Evan C. Lien( MIT)、Aaron M. Hosios (MIT)、Keene L. Abbott (MIT)、Justine C. Rutter (MIT)、Anna M. Westermark (MIT)、Elizabeth F. Gorodetsky (MIT)、Lucas B. Sullivan (MIT) , Matthew G. Vander Heiden (MIT) 和 Dennis Vitkup (哥伦比亚)。

此处发布的结果部分基于 TCGA 研究网络生成的数据。这项工作得到了美国国立卫生研究院的支持(赠款 R01CA201276、T32GM007367、U54CA209997、T32GM007287、T32GM007753、K99CA218679/R00CA218679、R35CA242379 和 P30CA014051);哥伦比亚大学的 MD-PhD 项目;Damon Runyon 癌症研究基金会;哈佛/麻省理工学院博士项目;麻省理工学院 MSRP 计划;Lustgarten 基金会;苏2C; 麻省理工学院路德维希中心;麻省理工学院精准癌症医学中心;翡翠基金会;和霍华德休斯医学院(国际学生奖学金和教师学者奖)。

AMW 是 Revitope 的现任员工。MGVH 是 Agios Pharmaceuticals、iTeos Therapeutics、Droia Ventures、Faeth Therapeutics、Sage Therapeutics 和 Auron Therapeutics 的顾问和科学顾问。所有其他作者声明没有竞争利益。

https://www.cuimc.columbia.edu/news/study-shows-why-many-cancer-cells-need-import-fat

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