研究论文介绍

氨基酸文献分享系列(一)“饿死”癌细胞

前言:

氨基酸的学习颇为枯燥,未来一段时间,冬瓜将给大家推介近几年里和氨基酸相关的几篇顶刊文献,以提升大家对一些氨基酸的兴趣。

还记得我们之前介绍过Gly和Ser的革命情谊吗?今天介绍的正是关于他俩的英雄事迹。

今天给大家分享一篇论文,发表在《nature》上,

Modulating the therapeutic response of tumours to dietary serine and glycine starvation

Oliver D. K. Maddocks, Dimitris Athineos, Eric C. Cheung, Pearl Lee, Tong Zhang, Niels J. F. van den Broek, Gillian M. Mackay, Christiaan F. Labuschagne, David Gay, Flore Kruiswijk, Julianna Blagih, David F. Vincent, Kirsteen J. Campbell, Fatih Ceteci, Owen J. Sansom, Karen Blyth & Karen H. Vousden

Nature 2017, 544,  372–376

题为“Modulating the therapeutic response of tumours to dietary serine and glycine starvation”,可译为“减少饮食中甘氨酸丝氨酸的摄入,可以调节肿瘤的治疗响应”。冬瓜把文献浓缩为一句话,就是“在小鼠饮食中去除两种氨基酸(甘氨酸,丝氨酸),可以减缓淋巴癌和肠癌的进程,延长其生存期。”

挨饿,并不能清除癌细胞

细胞想要存活,就必须从外界获取营养。和正常细胞相比,癌细胞摄取营养的能力更强。假设患者减少进食,或者干脆挨饿,那么先受到损害的是正常细胞,也就是说,先饿死了正常细胞。其实大家如果亲眼见过癌症病人,会发现有些病人骨瘦如柴,但是肿瘤仍然在疯狂生长。任何告诉你单独靠挨饿就能缓解甚至治愈癌症的行为,都是非理性和不负责任的。请相信正规医院的医生,遵循专业人士的意见。

食谱对两种癌症有效

图1,Nature, 2017, 544, 372.

图1实验所用小鼠为基因工程编辑过的罹患癌症的小鼠。其中a图小鼠为淋巴癌(由Myc激活驱动,Myc是一种癌基因),b图小鼠为肠癌(由Apc失活驱动,Apc是一种抑癌基因)。绿线为实验组,在饮食中剔除甘氨酸和丝氨酸(Gly和Ser);蓝线为对照组,饮食中含有Gly和Ser,其他事物完全一样。很明显可以看出,剔除掉Gly和Ser之后,罹患两种癌症的小鼠其生存期均长于对照组。

不吃两者,并不能代表两种癌症小鼠体内Gly和Ser减少,还需要直接的证据。分析实验组和对照组血清中的氨基酸含量,得到下图:

实验中剔除两种氨基酸后的肿瘤细胞内,Gly和Ser的含量,相对于控制组的肿瘤细胞内氨基酸含量来说明显少很多。事实上,这两种氨基酸的含量,相比于正常饮食的小鼠肿瘤细胞来说,是最少的两个氨基酸(Gly和Ser的P值最小)。

是否能加强食谱的效力呢

对于癌细胞来说,缺乏氨基酸,其会消耗糖类,以合成丝氨酸。基于此,研究人员又给小鼠注射了双胍类药物,以抑制线粒体复合物I,以期进一步降低细胞氧化磷酸化供能,从而饿死癌细胞。

图2,Nature, 2017, 544, 372.

图2中,a图小鼠为肠癌(由Apc失活驱动),b图小鼠为淋巴癌(由Myc激活驱动)。图2a小鼠注射苯乙双胍,图2b小鼠注射二甲双胍。我们看b图,蓝色实线为剔除两种氨基酸的饮食,并且加以注射二甲双胍。蓝色虚线为剔除两种氨基酸的饮食,没有注射二甲双胍。两个曲线所示生存期并没有明显差异,这就说明,使用二甲双胍加强食谱效力的方法并没有奏效。究其原因,话分两端。二甲双胍进入小鼠体内之后,一方面,可以抑制线粒体复合物I,而该物质可以在细胞内产生大量ROS(reactive oxygen species,活性氧),也就是说使得细胞内ROS量较少。另一方面,双胍类药物又有抗氧化作用,细胞内的ROS水平越低,癌细胞越容易存活。

反证法

从食物摄入的丝氨酸少了,那如果小鼠自身合成Ser的能力提高了,又会怎样呢?研究者通过实验发现,缺乏丝氨酸、甘氨酸的食谱对于Kras突变引起的小鼠胰腺癌和肠癌疗效不佳,这是由于Kras突变能增加癌细胞表达丝氨酸从头合成步骤中关键的酶。

图3,Nature, 2017, 544, 372.

癌细胞具有不死之身,分裂旺盛,对营养的需求超过正常细胞。对于正常细胞来说,这两个是非必需氨基酸,也就是体内能够合成Gly和Ser。但是对于癌细胞来说,因为其需求旺盛,自身合成的两种氨基酸不能满足其自身所需,癌细胞就更加依赖于饮食,以获得足够的这两种氨基酸。

综合来看,该文证据充分,给我们提供了一个令人振奋的科学结论,对于罹患淋巴癌(由Myc激活驱动,Myc是一种癌基因)和肠癌(由Apc失活驱动,Apc是一种抑癌基因)的实验小鼠而言,在饮食中剔除特定氨基酸确实可以减缓肿瘤发展进程,延长其生存期。需要强调的是,这只是一个非常初期的科研成果而已,距离临床还比较遥远,读者们切不要以此为依据冒然进行尝试。现阶段,任何宣称可以通过挨饿来治疗癌症的所谓“神医”,都是不可信的。

看病请遵医嘱,请遵医嘱,请遵医嘱。

 

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