癌癥患者體內(nèi)MYC蛋白水平的上升與多種不良臨床結(jié)果存在關(guān)聯(lián)襟衰,其中包括癌癥的擴(kuò)散(轉(zhuǎn)移)風(fēng)險(xiǎn)增大和患者的生存時(shí)間縮短粱侣。MYC作為一種轉(zhuǎn)錄因子懂牧,能夠調(diào)控多種基因的表達(dá)巷查,其含量的增加會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞代謝過(guò)程發(fā)生改變浮梢,從而為腫瘤的生長(zhǎng)提供支持黍氮。然而唐含,細(xì)胞代謝路徑的復(fù)雜性以及腫瘤與周?chē)h(huán)境的交互作用給確定有效的治療靶點(diǎn)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。近期沫浆,Kreuzaler等研究者發(fā)現(xiàn)捷枯,MYC水平較高的細(xì)胞對(duì)維生素B5(也稱(chēng)為泛酸)的攝取量會(huì)有所增加。維生素B5在支持細(xì)胞的關(guān)鍵代謝過(guò)程中扮演著重要角色专执。這一新發(fā)現(xiàn)可能為通過(guò)調(diào)整細(xì)胞代謝來(lái)治療癌癥提供了一個(gè)潛在的方法淮捆。
研究者利用尖端的成像技術(shù)對(duì)攜帶乳腺癌的小鼠進(jìn)行了深入研究。眾所周知本股,腫瘤通常由多種基因表達(dá)譜或特征的癌細(xì)胞混合而成攀痊。這種多樣性使癌細(xì)胞能夠靈活適應(yīng)不斷變化的微環(huán)境,這些微環(huán)境往往營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足且氧氣稀少拄显。然而苟径,MYC基因的高表達(dá)如何影響癌細(xì)胞的新陳代謝,使其在生長(zhǎng)上優(yōu)于蛋白質(zhì)含量較低的鄰近癌細(xì)胞躬审,這仍然是個(gè)未知之謎棘街。
為了揭開(kāi)這一現(xiàn)象蟆盐,Kreuzaler和其團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種策略,通過(guò)基因工程技術(shù)對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行改造遭殉,使它們能夠產(chǎn)生不同水平的MYC蛋白石挂。借助熒光蛋白作為標(biāo)記,MYC表達(dá)較低的細(xì)胞在顯微鏡下呈現(xiàn)紅色险污,而MYC高表達(dá)的細(xì)胞則呈現(xiàn)綠色痹愚。將這些細(xì)胞混合后植入小鼠體內(nèi),成功形成了由不同MYC表達(dá)水平的細(xì)胞構(gòu)成的腫瘤罗心。隨后里伯,研究者利用成像技術(shù)和質(zhì)譜分析技術(shù),繪制出腫瘤各部位存在的化合物分布圖渤闷。通過(guò)將此圖譜與高M(jìn)YC和低MYC細(xì)胞模式進(jìn)行對(duì)比疾瓮,揭示了兩者之間的差異。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明飒箭,維生素B5含量的提升是MYC高表達(dá)細(xì)胞的一個(gè)顯著特征狼电。研究者還發(fā)現(xiàn),MYC基因能夠上調(diào)編碼蛋白質(zhì)SLC5A6的基因表達(dá)弦蹂,而SLC5A6的作用是將維生素B5運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞中肩碟。為了進(jìn)一步探究維生素B5與MYC之間的關(guān)聯(lián)是否也存在于人體細(xì)胞中,研究者對(duì)乳腺癌活檢樣本進(jìn)行了分析凸椿,并發(fā)現(xiàn)維生素B5的水平與MYC的表達(dá)量密切相關(guān)削祈。Kreuzaler等人還研究了接受過(guò)具有不同MYC水平的人乳腺癌細(xì)胞移植的小鼠。結(jié)果再次表明脑漫,維生素B5的水平與MYC表達(dá)之間存在關(guān)聯(lián)髓抑。這些實(shí)驗(yàn)證實(shí)了維生素B5與MYC之間的關(guān)聯(lián)。
接下來(lái)优幸,Kreuzaler及其同事探究了直接改變癌細(xì)胞中維生素B5的水平是否會(huì)對(duì)腫瘤生長(zhǎng)產(chǎn)生影響吨拍,以確定這一節(jié)點(diǎn)是否可能成為營(yíng)養(yǎng)依賴(lài)性的靶點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示网杆,與接受正常飲食的小鼠相比羹饰,喂食不含維生素B5的飲食的小鼠中MYC表達(dá)水平較高的腫瘤生長(zhǎng)受到抑制。相反碳却,通過(guò)過(guò)表達(dá)維生素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SLC5A6來(lái)增加維生素B5向細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)队秩,可以促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。這些發(fā)現(xiàn)表明追城,調(diào)節(jié)MYC水平高的細(xì)胞中維生素B5的水平可以影響腫瘤的生長(zhǎng)刹碾,這一過(guò)程可以通過(guò)飲食干預(yù)或改變維生素向細(xì)胞的運(yùn)輸來(lái)實(shí)現(xiàn)。
為了探究維生素B5如何支持細(xì)胞生長(zhǎng)座柱,研究者集中研究了代謝途徑的活性迷帜。維生素B5在代謝過(guò)程中占據(jù)核心地位物舒,因?yàn)樗鼘?duì)于制造輔酶A是必不可少的。輔酶A是一個(gè)至關(guān)重要的分子戏锹,它參與許多代謝反應(yīng)冠胯。作為輔助因子,輔酶A能夠激活關(guān)鍵的中間代謝物锦针,使它們能夠用于能量產(chǎn)生或作為合成大分子(如脂質(zhì))的組成部分荠察。沒(méi)有輔酶A,細(xì)胞將無(wú)法有效地利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)奈搜。
Kreuzaler等人的研究發(fā)現(xiàn)悉盆,維生素B5和MYC水平高的細(xì)胞也具有高水平的輔酶A。為了深入了解MYC表達(dá)高的癌細(xì)胞中維生素B5的可用性如何影響其代謝過(guò)程馋吗,研究者采用了同位素監(jiān)測(cè)方法焕盟,追蹤了來(lái)自?xún)煞N關(guān)鍵代謝底物分子(葡萄糖和谷氨酰胺)的標(biāo)記版本碳在腫瘤中的使用情況。對(duì)比低MYC細(xì)胞與高M(jìn)YC細(xì)胞宏粤,研究者發(fā)現(xiàn)高M(jìn)YC細(xì)胞在克雷布斯循環(huán)的中間體分子中顯示葡萄糖和谷氨酰胺衍生碳的水平較高脚翘。與此相反,與低MYC細(xì)胞相比绍哎,高M(jìn)YC細(xì)胞中乳酸分子中的標(biāo)記碳水平較低来农。
這些發(fā)現(xiàn)揭示,相較于低MYC細(xì)胞崇堰,高M(jìn)YC細(xì)胞在葡萄糖利用上存在差異沃于,將更多的葡萄糖投入到克雷布斯循環(huán)中。這增強(qiáng)了其代謝活性海诲,促進(jìn)能量生成揽涮,并滿(mǎn)足生物合成的需求。值得注意的是饿肺,在高M(jìn)YC細(xì)胞中,由葡萄糖產(chǎn)生的乳酸水平較低盾似。通常敬辣,乳酸分泌被認(rèn)為是體外培養(yǎng)癌細(xì)胞的共同特征。然而零院,Kreuzaler及其團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果與越來(lái)越多的觀察相一致溉跃,表明在腫瘤內(nèi)部直接觀察代謝時(shí),乳酸的產(chǎn)生并不總是癌癥生長(zhǎng)的標(biāo)志告抄。
盡管該實(shí)驗(yàn)揭示了與維生素B5攝取相關(guān)的代謝差異撰茎,但關(guān)于維生素B5如何驅(qū)動(dòng)其他代謝途徑仍有許多未知。據(jù)估計(jì)打洼,輔酶A參與了至少100種代謝反應(yīng)龄糊。將這一發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用是Kreuzaler及其同事面臨的主要挑戰(zhàn)逆粹。精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)方法在治療癌癥方面已取得顯著進(jìn)步。然而炫惩,減少膳食維生素B5對(duì)人類(lèi)的影響尚不明確僻弹,因?yàn)檫@可能對(duì)腫瘤生長(zhǎng)所需的免疫細(xì)胞功能產(chǎn)生負(fù)面影響。此外他嚷,這項(xiàng)工作提出了維生素補(bǔ)充劑與癌癥治療之間潛在相互作用的問(wèn)題蹋绽。雖然沒(méi)有直接研究維生素B5如何影響接受化療的腫瘤細(xì)胞存活,但值得注意的是筋蓖,有研究報(bào)告稱(chēng)卸耘,高達(dá)44%接受化療的人同時(shí)服用多種維生素補(bǔ)充劑(通常含有維生素B5)。Kreuzaler及其團(tuán)隊(duì)的工作為我們提供了一個(gè)范例粘咖,展示了如何利用先進(jìn)的質(zhì)譜成像技術(shù)解析腫瘤內(nèi)部的代謝物特征蚣抗,從而揭示癌癥中之前未知的營(yíng)養(yǎng)依賴(lài)性。
論文鏈接: https://www.nature.com/articles/s42255-023-00915-7