Science公布首个癌细胞大型代谢分析

　　

生物通报道：来自哈佛医学院，麻省总医院等处的研究人员发表了题为“Metabolite Profiling Identifies a Key Role for Glycine in Rapid Cancer Cell Proliferation”的文章，利用代谢组学技术，进行了大规模癌症代谢分析，获得了首个癌细胞代谢图谱，并发现了癌细胞对于一种氨基酸：甘氨酸的特殊喜好，快速扩增的癌细胞常常需要甘氨酸，这一相关成果公布在Science杂志上。

这一课题组是来自哈佛医学院的Vamsi K. Mootha（MD）领导的一个课题组，Vamsi K. Mootha早年毕业于斯坦福大学，现任哈佛医学院系统生物学系副教授，其课题组相对而言并不大，却发表了许多重要的文章，仅2010年就发表了1篇Nature，Nature Biotechnology，PNAS，2篇Nature Genetics等。

癌细胞的喜好

将近一百年前，科学家们就知道癌细胞有一些奇特的“胃口”，能以异于正常细胞的方式吞噬葡萄糖。但葡萄糖摄入只是癌症代谢的一个方面，在这篇文章中，研究人员就检测了60种已充分研究的癌细胞系，分析了这些快速分裂细胞中消耗或者释放的超过200种代谢产物，从中获得了首个癌症代谢大型图谱，并指出了最小的氨基酸：甘氨酸在癌细胞增殖中的关键作用。

“虽然科学家们对于癌症代谢的作用越来越感兴趣，但是至今的研究还只是集中在一个或者两个非常特异的途径上”，Mootha博士说，“我们采用了一种不偏不倚的方法，分析所有的代谢物，以及出现的甘氨酸途径。”

CORE技术

Mootha博士和他的同事研发了一种称为CORE(COnsumption and RElease) 图谱的方法，可用于检测代谢产物通量——机体中化学反应的前体和产物。在大部分实验中，研究人员分析代谢产物的时候，通常采用的都是某个时间点上对代谢产物水平进行快照检测，但是这就像是高速公路上的拍照一样，无法揭示快速交通中的情况，比如说，这种检测就不能找到哪种代谢产物属于细胞中快速消耗或者分解的代谢物。

“利用CORE，我们能定量分析，在每个细胞，每个小时里，到底每种代谢物有多少被消耗，或者被释放出来”，文章的共同第一作者，Mootha实验室博士后研究员Mohit Jain说，“现在我们就能得到进入细胞，或者从细胞中输出的营养物的流量或运输数据了。”

NCI-60分析

研究组成员利用CORE图谱技术分析了NCI-60，这是60种多年来各个科学团队进行研究过的癌细胞系合集，这些分属于九种癌症类型的癌细胞系的药物敏感性数据，基因和蛋白活性，以及细胞分裂频率等等，目前都已经公开。最新研究汇集的相关代谢物信息也已经公开。

所得数据中一项最引人注目的分析结果，就是甘氨酸消耗模式与癌细胞分裂速度之间的关联了。在分裂最慢的细胞里，会有少量甘氨酸释放到培养基中，而在快速分裂的癌细胞中，这种氨基酸则极大的被消耗，研究人员注意到非常少的代谢物会具有这种不同寻常“穿越零界（crossing the zero line）”的模式，这说明快速分裂的癌细胞消耗甘氨酸，而慢分裂的细胞实际上却释放甘氨酸。

（生物通：张迪）

下文： 小课题组Science发现癌细胞的喜好

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原文摘要：

Metabolite Profiling Identifies a Key Role for Glycine in Rapid Cancer Cell Proliferation

Metabolic reprogramming has been proposed to be a hallmark of cancer, yet a systematic characterization of the metabolic pathways active in transformed cells is currently lacking. Using mass spectrometry, we measured the consumption and release (CORE) profiles of 219 metabolites from media across the NCI-60 cancer cell lines, and integrated these data with a preexisting atlas of gene expression. This analysis identified glycine consumption and expression of the mitochondrial glycine biosynthetic pathway as strongly correlated with rates of proliferation across cancer cells. Antagonizing glycine uptake and its mitochondrial biosynthesis preferentially impaired rapidly proliferating cells. Moreover, higher expression of this pathway was associated with greater mortality in breast cancer patients. Increased reliance on glycine may represent a metabolic vulnerability for selectively targeting rapid cancer cell proliferation.