癌細胞快速生長是因為愛吃糖？清大破解癌症治療近百年謎團

作者 姚 惠茹 | 發布日期 2024 年 12 月 03 日 11:18 | 分類 國際觀察  生物科技  醫療科技

清華大學生技所副教授林愷悌、生資所副教授鄭惠春聯手破解困擾科學界近百年的謎團，解密癌細胞為何能快速生長的分子機制，發現癌細胞會釋放硫化氫氣體，改變細胞內重要蛋白質的結構，讓癌細胞能大量吃進糖分，加速腫瘤生長，研究成果已刊登於國際期刊《自然通訊》。


德國科學家瓦爾堡百年前發現癌細胞特有的呼吸方式，正常細胞會利用氧氣進行有氧呼吸，並產生能量，但癌細胞即使在有充足的氧氣的環境，仍傾向以分解糖分為主要的新陳代謝，並從糖解作用中合成腫瘤快速生長所需的 DNA、RNA 及蛋白質，這項發現被命名為「瓦氏效應」，並為瓦爾堡贏得諾貝爾獎桂冠。
但癌細胞為何愛吃糖？百年來始終缺乏完整解釋，直到清華兩位研究者林愷悌與鄭惠春的跨領域合作，終於破解謎團。林愷悌指出，在缺氧的腫瘤環境中，癌細胞會分泌出硫化氫，對四聚體蛋白質丙酮酸激酶（PKM2）發出訊號，讓它分解成分子較小的雙聚體或單聚體，改變其活性，促使癌細胞攝取更多的葡萄糖來進行糖解作用、合成 DNA，並迅速增生。



鄭惠春補充，就像物流系統需要條碼才能將貨物送往目的地，硫化氫也會在蛋白質丙酮酸激酶的特定位置上進行標記，改變它的結構和活性，因此只要改變物流條碼，就能改變癌細胞的糖代謝路徑。
研究團隊進一步透過基因編輯技術，成功阻止硫化氫在丙酮酸激酶的特定位置做記號，讓丙酮酸激酶維持原來較大分子的四聚體結構，就能引導癌細胞恢復有氧呼吸，只要不准癌症再靠吃糖來吸收養分，腫瘤就無法長大。
林愷悌指出，團隊利用新發現的方法，在小鼠體內進行實驗，乳癌腫瘤生長果然受到抑制，未來這套新的抗癌策略若能進一步發展為藥物，就能應用於癌症的治療，造福無數病患。
這項突破由林愷悌專研癌症細胞生物學，鄭惠春專精蛋白質結構分析，結合兩人的專長，終於找到截斷癌細胞增生的方法，還有生科系特聘教授王雯靜提供關鍵蛋白質材料，分生所教授王慧菁協助顯微鏡分析，促成關鍵突破，為癌症治療開啟新的研究方向。
（首圖來源：清華大學）