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Nature揭秘:好“邻居”如何“喂养”癌细胞?

日期: 2017-03-10
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       哈佛医学院的 Alec C. Kimmelman博士和密歇根大学的Costas A. Lyssiotis博士是本研究的共同通讯作者。他们领导的科学家小组首次揭示出,胰腺癌细胞可通过发送信号到星状细胞(stellate cells),使后者将自己的细胞部件分解为基础材料,其中包括了丙氨酸。随后,癌细胞会将丙氨酸吸收到线粒体中,代替葡萄糖,作为新的燃料(fuel)来源。

       癌细胞如何“巧用”邻居?

       这一研究发现,在癌细胞线粒体代谢期间,星状细胞分泌的代谢物增长了20%-40%。随后,研究小组想要确认,癌细胞究竟吸收了哪种分泌代谢物,从而促进线粒体代谢的增加。

       通过对约200种代谢物的分析,科学家们发现,丙氨酸和天冬氨酸符合这一模式,并且,只有丙氨酸显著增加了线粒体代谢和肿瘤细胞增殖。那么,癌细胞究竟是如何利用这些丙氨酸的呢?

       研究小组通过对丙氨酸中的碳分子进行标记证实,腺癌细胞会将丙氨酸转变为丙酮酸,然而进入三羧酸循环。丙酮酸是线粒体三羧酸循环中的关键分子,通常通过醣酵解过程产生。它的另一种潜在来源是丙氨酸转氨作用。这一作用能够发生在胞液(cytosol)或线粒体中。

       这一研究发现,星状细胞提供的丙氨酸主要在线粒体经过转氨作用变成丙酮酸,随后进入三羧酸循环,为癌细胞提供能量和脂质分子。不过,目前并不清楚为何丙氨酸会特异性地进入线粒体中。另一个重要的发现是,通过使用丙氨酸,肿瘤细胞能够将葡萄糖应用到其它关键通路中,如产生DNA基本材料的通路。



Pancreatic stellate cells feed a tumour


       自噬作用发挥了关键作用

       研究小组发现,癌细胞是通过分泌一些未知的因子,向星状细胞发出信号,从而借助上调自噬作用,使星状细胞提供更多的丙氨酸。

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