天然抗真菌化合物让癌细胞弹尽粮绝
杜克大学的研究人员最近解开了一个特殊的布线系统之谜，他们发现癌细胞能量来自碳水化合物。 同时，他们发现了一种天然化合物, 能够有选择地关闭癌细胞的能量来源系统。
癌细胞能量来源于葡萄糖的消耗。瓦伯格效应描述的正是这样一种现象。虽然科学家们早就知道瓦伯格效应，但却没有成功利用该机制来抑制肿瘤的生长。
"我们知道瓦伯格效应存在已经几十年了, 但其基本机制并没有得到很好的理解", 杜克大学药理与癌症生物学系助理教授Jason Locasale说, "我们开始的想法是, 如果能理解它是如何运作的, 我们应该能更好地控制它。现在，我们对这种机制的了解又更近了一步。”此项研究于9月14日发表于在《细胞代谢》杂志。
Locasale和同事研究了癌细胞的新陈代谢，以求发现癌细胞与正常细胞的代谢的差异。正常细胞使用氧气来分解糖。相反, 癌症细胞使用发酵, 这样的代谢效率低下, 因此癌细胞需要使用更多的糖。
研究人员发现, 在处于瓦伯格效应影响下的癌细胞中, 碳水化合物的代谢受到不同程度的控制, 研究人员关注的是GAPDH酶, 该酶能控制葡萄糖在癌细胞中的处理速率。
虽然在许多癌症中, 瓦伯格效应很显著, 但在其他细胞中，瓦伯格效应不存在或者影响很小。以GAPDH 酶水平为尺度, 杜克研究小组建立了一个预测模型，来测量瓦伯格效应对癌细胞的影响程度有多大。在这种影响最大的地方, 肿瘤可能对靶向治疗应答率更高。
研究的第一作者Liberti说: "我们已经从遗传学的研究中发现, 如果存在某些基因突变，就可以对癌细胞进行靶向治疗, 那么基于肿瘤的新陈代谢来选择性地做靶向治疗，可能会产生类似的效果。”
研究人员利用他们的研究结果, 搜寻文献, 看看是否有任何已知的化合物可以阻断 GAPDH 酶。他们找到一种叫做KA的分子。这是30年前其他研究人员在寻找降低胆固醇的药物时发现的一种化合物。但他们当时的结论是用汀类药物, 没有使用KA。
这种分子是由一种消耗糖类的真菌产生的, 主要生长在糖类丰富的环境, 如红薯。真菌产生 KA来抵御细菌, 因为细菌可能“窃取”糖源。研究人员怀疑 KA 可能是一种天然分子, 存在于生物体或与加速葡萄糖代谢有关的系统中, 于是研究者在癌细胞和老鼠模型中对KA分子进行了试验。
他们发现, KA 确实有选择性地抑制 GAPDH 酶, 抑制瓦伯格效应影响下肿瘤对葡萄糖的大量消耗, 而在正常细胞中不存在KA。
Locasale说, 他们的发现值得进一步研究, 特别是要确定KA的影响是否也存在于其他动物和细胞研究中, 以及其他类似的药物分子是否能通过同样的能量通路起作用。
"这些发现不仅表明 KA 的功效与瓦伯格效应的作用大小有关, 而且这也提供了一个治疗的新思路," Locasale 说。"除了肿瘤的基因构成，我们可能找到了攻击肿瘤的新方法，非常鼓舞人心。”
这项研究得到了美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会、美国癌症学会、斯隆基金会、国际生命科学研究院和加拿大卫生研究院的支持。
爱诺美康翻译部原创编译
来源 | Duke University Medical Center. "Natural molecule appears to shut off cancer cells' energy source: Lab experiments show promise for an anti-fungal compound found in nature." ScienceDaily. ScienceDaily, 14 September 2017. <www.sciencedaily.com/releases/2017/09/170914152415.htm>.