科技前沿
癌细胞在缺氧环境下的生存机制与潜在治疗策略
2024-03-26 10:35  点击:32
  近期,一项发表于国际杂志《The EMBO Journal》的研究揭示了癌细胞在缺氧环境初期如何存活下来的机制。这项由Francis Crick研究所等机构科学家进行的研究,不仅深化了我们对癌细胞适应缺氧环境的理解,而且可能为预防癌症对治疗的耐受性提供新的策略。
 
  细胞主要依赖氧气来产生能量。然而,当氧气供应不足时,细胞会调整其蛋白质表达以适应环境,并通过不同的过程产生能量。这一适应过程通常由缺氧诱导因子1α(HIF1α)来协调,它能够激活相关基因的活性。尽管在缺氧条件下,HIF1α的水平会增加,但相关基因产生蛋白质需要大约24小时的时间。这意味着,在最初的缺氧阶段,细胞需要其他机制来维持能量产生。
 
  研究人员对癌细胞的营养物质利用情况进行了深入研究。他们发现,在剥夺氧气后的三个小时内,一个名为糖酵解的过程——即分解葡萄糖以产生能量——显著增加。尽管长期缺氧会驱动HIF1α增加糖酵解水平,但研究人员发现,即使在阻断制造HIF1α并剥夺氧气的情况下,糖酵解过程仍然会增加。这表明,除了HIF1α外,还有其他因子在缺氧初期支持糖酵解的增加。
 
  研究进一步发现,糖酵解的速度受到一种名为NAD+的小分子的调控,而NAD+的产生则需要两种酶类——LDHA和GOT1的协同作用。这两种酶通常在正常氧气条件下存在,但这项研究强调了它们在低氧状态下的关键作用。这意味着,即使在正常氧气条件下,细胞也已经为应对氧气水平下降做好了准备。
 
  有趣的是,研究人员还发现,GOT1的活性不仅有助于产生足够的NAD+来支持糖酵解,而且还能帮助HIF1α积累。因此,GOT1不仅能在短时间内支持糖酵解过程,还能通过确保HIF1α的强大活性来影响细胞对长期缺氧的适应。
 
  由于耐受治疗的癌细胞往往位于肿瘤深处,无法获得足够的血液和氧气供应,研究人员提出,抑制LDHA和GOT1可能是一种有效的策略,能够阻断这些难以到达的癌细胞的能量产生能力。他们通过实验验证了这一想法,发现相比在正常氧气水平下,抑制这些酶类(或单独抑制其中一种)在低氧水平下更能有效地杀死癌细胞。
 
  这项研究强调了LDHA和GOT1作为潜在治疗靶点的价值,特别是考虑到正常氧气供应的细胞(包括非癌变细胞)不会受到这些酶类抑制的影响。研究者Dimitrios Anastasiou表示,这项研究揭示了癌细胞在缺氧初期的一个弱点,为开发新型疗法提供了思路。通过阻断缺氧细胞中的LDHA和GOT1功能,我们有可能在细胞适应低氧状态并对治疗产生耐受性之前,就有效地靶向作用这些细胞。
 
  综上所述,这项研究发现,在正常氧气水平下,多种酶类系统能够维持细胞的启动状态,以便在缺氧条件下迅速增加糖酵解过程和稳定HIF1α,直到需要更多时间的适应性过程完全建立。这一发现不仅加深了我们对癌细胞适应缺氧环境的理解,也为开发针对低氧环境下癌细胞生存能力的新型疗法提供了潜在的靶点。
发表评论
0评
推荐阅读