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Cell子刊揭示切断癌细胞能量来源的新途径

2017/11/13 来源:生物探索
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导读
长期以来,切断癌细胞葡萄糖供给,被认为是一种合理的治疗策略。近日,发表于Cell Reports上的一项新研究,发现了一种限制癌症使用葡萄糖作为能源来源的方法。


癌细胞消耗大量的葡萄糖,作为其能量的关键来源。在这项新研究中,研究人员发现,CDK8在癌细胞使用葡萄糖作为能量来源方面发挥了关键作用。

CDK8基因的过度表达与许多癌症的发展密切相关,包括结肠直肠癌、黑素瘤和乳腺癌。这一基因还能够调节促进癌细胞生长和存活的通路。尽管目前正在开发一些旨在阻断CDK8活性的药物,但尚不清楚它们在治疗各种癌症中的有效性。

美国科罗拉多大学癌症中心的Matthew Galbraith博士和 Joaquin Espinosa博士一直致力于深入了解CDK8在癌症生物学中的作用,希望能引入CDK8疗法作为癌症治疗。

癌细胞迅速繁殖时,它们的生长往往超过了血液供应,导致缺氧和其他营养物质如葡萄糖的不足。2013年,该小组发表了一篇论文,表明CDK8对缺氧条件下许多基因的激活十分重要。在适应这些条件的过程中,癌细胞必须改变它们的新陈代谢,通过糖酵解途径消耗更多的葡萄糖。

事实上,许多癌细胞的糖酵解途径都会增加,即使是在充足的氧气条件下,这就是著名的Warburg效应。因此,许多癌症严重依赖于葡萄糖代谢,以促进其生长和存活。医生也因而使用葡萄糖同位素和PET扫描来精确定位肿瘤的确切位置及其在人体内部的转移——在有异常高水平的葡萄糖代谢的位置,很有可能存在癌变的生长。


图片来源:Cell Reports

在这项新研究中,Galbraith使用复杂的化学遗传学方法来特异性地关闭结直肠癌细胞的CDK8活性,发现细胞未能激活糖酵解基因并吸收更少的葡萄糖。他们在实验中证实,阻断CDK8活动会降低葡萄糖的使用。

Galbraith说:“由于CDK8在糖酵解过程中的作用,我认为CDK8活性受损的细胞应该更容易受到糖酵解阻断药物的影响。” 不出所料,用同时抑制CDK8和糖酵解的药物治疗癌细胞能更有效地抑制它们生长。

论文的资深作者Espinosa说:“这些都是令人兴奋的发现。” Warburg效应和由此引起的嗜葡萄糖特性是癌症组织的一个标志,它将癌细胞与大多数正常组织区分开来。因此,将阻断CDK8活性的药物与阻断糖酵解的药物联合使用,可以特异性靶向癌细胞,而不会对正常细胞产生有害影响。”

参考资料:

CDK8 Kinase Activity Promotes Glycolysis

Study finds a new way to shut down cancer cells' ability to consume glucose

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