能量匮乏的乳腺癌细胞消耗周围环境作为燃料

　　根据英国谢菲尔德大学的Elena Rainero及其同事1月16日发表在开放获取期刊《公共科学图书馆·生物学》上的一项新研究，乳腺癌细胞摄取并消耗周围的基质以克服饥饿。这一发现阐明了以前未知的癌细胞存活机制，并可能为治疗发展提供新的靶点。

　　

英国谢菲尔德大学的Elena Rainero及其同事1月16日在《公共科学图书馆·生物学》(PLOS Biology)开放获取期刊上发表的一项新研究表明，乳腺癌细胞通过摄取和消耗周围的基质来克服饥饿。这一发现阐明了以前未知的癌细胞存活机制，并可能为治疗发展提供新的靶点。

乳房中的细胞，包括肿瘤细胞，被嵌入到一个叫做细胞外基质(ECM)的网状结构中。由于血流量有限，ECM中的营养物质很稀少，随着肿瘤细胞的生长，营养物质变得更加稀少。然而，它们仍在继续生长，这促使作者研究肿瘤细胞如何为自己提供支持生长的原料。

为此，他们将乳腺腺癌细胞植入胶原蛋白(ECM的主要成分)或商业基质制剂中，或植入有或没有某些关键氨基酸的塑料中。没有这些氨基酸，塑料上的细胞比其中一种或另一种基质中的细胞表现得更差。类似的结果在其他基质模型中也可以看到——当肿瘤细胞被基质包围时，它们能够克服氨基酸的减少。

接下来，通过荧光标记胶原蛋白并观察其通过细胞的过程，作者表明细胞吸收ECM并将其分解到称为溶酶体的消化室中;当ECM经过化学处理以交联其成分时，细胞无法摄取它。进一步的研究表明，摄取是通过一种被称为巨噬作用的摄取过程，在这个过程中，细胞吞噬了大量的细胞外物质。

肿瘤细胞经过什么处理?对其代谢组的分析表明，酪氨酸和苯丙氨酸两种氨基酸的获取和分解主导了饥饿反应的代谢变化。作者指出，这两种物质可以作为通过线粒体三羧酸(Krebs)循环产生能量的原料。当他们敲除HPDL(一种从苯丙氨酸到TCA的通路中的中心酶)时，细胞生长明显受损。阻断或降低HPDL或巨噬细胞增多启动子PAK1的表达，可降低肿瘤细胞迁移和侵袭周围组织的能力。

Rainero说:“我们的研究结果表明，乳腺癌细胞在营养匮乏时利用细胞外基质中的营养物质，这一过程既取决于巨噬细胞作用，也取决于关键氨基酸向能量释放底物的代谢转化。”“hpdl介导的酪氨酸和苯丙氨酸代谢可能代表了癌细胞在营养缺乏的微环境中生长的代谢脆弱性。”

作者补充说:“这项研究发现了乳腺癌细胞在肿瘤内具有挑战性的环境中生存的一种新机制。由于食物来源稀缺，癌细胞获得了吃掉和消化周围基质成分的能力。在这里，我们已经确定了一个关键的代谢过程，细胞需要能够利用基质，这可能代表一个新的治疗靶点。”