研究發(fā)現(xiàn)低氧驅(qū)動(dòng)癌癥生長(zhǎng)
日期：2012-07-12 08:20:43
《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(guò)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(shuō)，隨機(jī)的基因突變單獨(dú)無(wú)法解釋全球癌癥的高發(fā)病率。他又說(shuō)，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。基因突變可能使癌細(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(shuō)：“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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)來(lái)，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(shuō)。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(lái)非常有必要通過(guò)大量的癌癥實(shí)驗(yàn)研究來(lái)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。
