一種糖竟然可以殺死癌細胞

和體內的任何細胞一樣，癌細胞需要糖--即葡萄糖--來(lái)為細胞的增殖和生長(cháng)提供燃料。特別是癌細胞代謝葡萄糖的速度比正常細胞要高得多。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)現了一種常見(jiàn)癌細胞的弱點(diǎn)：糖缺乏靈活性。也就是說(shuō)，當癌細胞接觸到一種不同類(lèi)型的糖-半乳糖時(shí)，細胞無(wú)法適應，將會(huì )死亡。

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

 

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

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

Graham說(shuō)："我們還沒(méi)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 )導致癌癥，導致細胞在處理糖酵解代謝和氧化代謝之間的轉換方面更好或更差。"

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

"我們試圖做的是使用系統的方法來(lái)了解這一點(diǎn)，所以我們可以使用一些類(lèi)型的靶向藥物或基因療法，可以誘導類(lèi)似的效果，迫使細胞進(jìn)入氧化狀態(tài)，"鄭說(shuō)。

"半乳糖是一個(gè)模型系統，我們正在使用它來(lái)發(fā)現細胞中的這些弱點(diǎn)，從而引導未來(lái)的藥物開(kāi)發(fā)，"Graham說(shuō)。"我們的實(shí)驗室將專(zhuān)注于嘗試使用專(zhuān)門(mén)的藥物來(lái)做到這一點(diǎn)。"

研究小組的發(fā)現還表明，雖然半乳糖引起的氧化過(guò)程確實(shí)會(huì )導致AKT型癌細胞的細胞死亡，但當細胞被賦予不同的基因突變MYC時(shí)，半乳糖并沒(méi)有殺死細胞。

Graham說(shuō)："如果你有一種藥物可以抑制糖酵解，你就應該給AKT突變的病人服用。但你不能把它給有MYC突變的病人，因為理論上它對那些MYC細胞不起作用。"

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

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

 

癌癥治療的系統生物學(xué)方法與傳統療法如化療和放療不同，因為它針對的是癌細胞的代謝過(guò)程。它的目標是找出那些沒(méi)有傳統化療副作用的藥物。傳統化療也會(huì )殺死健康細胞，導致脫發(fā)等副作用。然而，在許多癌癥的靶向代謝治療中，一些復發(fā)是常見(jiàn)的，這些治療在細胞部分復發(fā)之前顯示出強有力的初步結果。Graham說(shuō)，AKT腫瘤可以通過(guò)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，以防止復發(fā)，防止癌細胞突變和適應。

生命科學(xué)實(shí)驗中，離不開(kāi)胎牛血清，胎牛血清 在細胞培養中的作用：

1. 提供對維持細胞指數生長(cháng)的激素，基礎培養基中沒(méi)有或量很少的營(yíng)養物，以及主要的低分子營(yíng)養物。

2. 提供結合蛋白，能識別維生素、脂類(lèi)、金屬和其他激素等，能結合或調節它們所結合的物質(zhì)活力。

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

4. 是細胞貼壁、鋪展在塑料培養基質(zhì)上所需因子來(lái)源。

5. 起酸堿度緩沖液作用。

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

7. 參與細胞凍存。

在細胞培養中，胎牛血清加入基礎培養基的濃度大多為5%～20%（常見(jiàn)為10%）的。具體到不同試驗，應依據文獻報導，或細胞類(lèi)型或基礎培養基的成分來(lái)確定濃度。

胎牛血清應在-20℃儲存，運輸應干冰冷鏈運輸，避免反復凍融，確保血清中因子活性不受影響，保證血清優(yōu)良品質(zhì)。