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研究發(fā)現(xiàn)低氧驅(qū)動(dòng)癌癥生長(zhǎng)

2012-07-11 17:12 閱讀:926 來源:中科院上海生命科學(xué)研究院 責(zé)任編輯:申瓊鶴
[導(dǎo)讀] 《分子細(xì)胞生物學(xué)期刊》(Journal of Molecular Cell Biology)2012年第3期復(fù)雜疾病的系統(tǒng)生物學(xué)研究專輯中發(fā)表了一篇美國(guó)佐治亞大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)系徐鷹教授題為Hypoxia and miscoupling between reduced energy efficiency and signaling to cell p

    《分子細(xì)胞生物學(xué)期刊》(Journal of Molecular Cell Biology)2012年第3期“復(fù)雜疾病的系統(tǒng)生物學(xué)研究”專輯中發(fā)表了一篇美國(guó)佐治亞大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)系徐鷹教授題為“Hypoxia and miscoupling between reduced energy efficiency and signaling to cell proliferation drive cancer to grow increasingly faster”的論文,報(bào)道了細(xì)胞內(nèi)低氧引起能量效率與控制細(xì)胞增殖的關(guān)系的失調(diào),從而促進(jìn)腫瘤的快速生長(zhǎng)。這一假設(shè)與傳統(tǒng)認(rèn)為的“基因突變導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng)”觀點(diǎn)有著很大的區(qū)別。此文在線出版后,立即受到包括ScienceDaily在內(nèi)的國(guó)際媒體廣泛關(guān)注。

    過去的研究將細(xì)胞內(nèi)低氧水平看作癌癥發(fā)展的促進(jìn)因素之一,但并不是腫瘤生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)因素。徐教授說,隨機(jī)的基因突變單獨(dú)無法解釋全球癌癥的高發(fā)病率。他又說,將數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)知識(shí)應(yīng)用于生物學(xué)而形成的生物信息學(xué)使研究人員可以從一種新的角度看待癌癥?;蛲蛔兛赡苁拱┘?xì)胞在競(jìng)爭(zhēng)中優(yōu)于健康細(xì)胞,但這樣的話新生癌細(xì)胞生長(zhǎng)的模式就不需要癌變前兆的出現(xiàn),如原癌基因突增等常見的不良變化。“癌癥治療藥物力求達(dá)到根源——在分子水平上——一個(gè)特定的突變,但往往不能根治,”徐教授說:“所以我們想基因突變可能并不是癌癥的主要驅(qū)動(dòng)因素。”的確,徐教授的分析發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期的細(xì)胞內(nèi)缺氧可能是癌生長(zhǎng)的一個(gè)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。

    目前大多數(shù)的癌癥研究希望通過藥物對(duì)抗與某種特定癌癥相關(guān)的基因突變,進(jìn)而達(dá)到治療癌癥的目的。徐教授課題組從Stanford Microarray Database數(shù)據(jù)庫(kù)下載了7種癌癥(乳腺癌、腎癌、肝癌、肺癌、卵巢癌、胰腺癌及胃癌)的相關(guān)數(shù)據(jù),通過一款軟件程序分析這7種癌癥中異常的基因表達(dá)模式。他們以基因HIF1A作為一個(gè)細(xì)胞氧含量的標(biāo)記物,所有被實(shí)驗(yàn)的7種癌細(xì)胞中,HIF1A水平都有顯著的升高,這表明這些癌細(xì)胞中氧含量顯著的降低。

    細(xì)胞內(nèi)氧含量降低,導(dǎo)致氧化磷酸化反應(yīng)的中斷,而氧化磷酸化反應(yīng)是細(xì)胞將食物轉(zhuǎn)化為能量的一種高效途徑。隨著氧含量的降低,細(xì)胞切換到糖酵解途徑生產(chǎn)能量單位,即ATP,這是一種效率非常低的能量獲取方式,所以為了存活癌細(xì)胞必須努力得到更多的食物,尤其是葡萄糖。當(dāng)氧含量水平下降到極限時(shí),血管新生——即生成新血管的過程——啟動(dòng)了。新生血管提供新鮮的氧氣,提高細(xì)胞內(nèi)和腫瘤的氧含量水平,并延緩癌細(xì)胞的生長(zhǎng),但這都是暫時(shí)的。

    “得到更多的食物后,癌細(xì)胞就會(huì)生長(zhǎng);這就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)腫瘤實(shí)體增長(zhǎng)而更加缺氧。反過來,能量轉(zhuǎn)換效率將更加低下,從而使細(xì)胞更加饑餓,促使細(xì)胞從血液循環(huán)中獲得更多的食物,形成一個(gè)惡性循環(huán)。這或許是腫瘤形成的一個(gè)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素,”徐說。這個(gè)全新的癌細(xì)胞生長(zhǎng)模式可能用于解釋為什么很多腫瘤很快(3-6個(gè)月以內(nèi))產(chǎn)生耐藥性。他強(qiáng)調(diào)了未來非常有必要通過大量的癌癥實(shí)驗(yàn)研究來論證這一新模式。如果這一模式得以成立,研究人員的首要任務(wù)是探索防止細(xì)胞內(nèi)低氧的辦法,從而使腫瘤治療的手段發(fā)生巨大改變。


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