Cancer Cell揭示癌细胞的关键酶

研究人员发现一种肿瘤生长必需的葡萄糖代谢酶以高浓度存在于癌细胞中，而在正常成人组织中则以极低浓度存在。除去编码该酶的基因可以终止实验室小鼠体内的癌症生长，且没有相关的不良影响。来自伊利诺大学医学院的生物化学和分子遗传学教授Nissim Hay及同事们将这一研究结果发表在8月1日的Cancer Cell杂志上。

　　

生物通报道  来自伊利诺大学医学院的研究人员，在一个癌症动物模型中确定了癌细胞的一个独特特征，他们认为可以利用这一特征作为靶点，开发出新的癌症治疗策略。

研究人员发现一种肿瘤生长必需的葡萄糖代谢酶以高浓度存在于癌细胞中，而在正常成人组织中则以极低浓度存在。除去编码该酶的基因可以终止实验室小鼠体内的癌症生长，且没有相关的不良影响。来自伊利诺大学医学院的生物化学和分子遗传学教授Nissim Hay及同事们将这一研究结果发表在8月1日的《癌细胞》（Cancer Cell）杂志上。

Hay说，靶向葡萄糖代谢进行癌症治疗，尽管避免了对身体其他部位的不良影响，但一直是一个“有问题”的策略。但他和他的同事们证实，在成体小鼠中几乎可以完全消除葡萄糖代谢酶hexokinase-2，且不会对正常代谢功能或寿命造成影响。

Hexokinase-2丰富地存在于胚胎中，但大多数的成人细胞则缺乏该酶，在这些成人细胞中一些相关酶取代了Hexokinase-2的代谢作用。表达这一胚胎酶是细胞癌变的一个标志性改变。Hay和同事们证实，这一胚胎酶是癌细胞增殖和生长的必要条件，除去它可以阻止肿瘤生长。

研究人员开发了一种小鼠品系，在这一成体动物中他们能够沉默或是删除HK2基因，他们发现这些小鼠无法形成或是维持肺癌或乳腺癌，在其他方面正常且健康。

“我们在这些小鼠体内全身性地删除了HK2基因，它们现在已经存活了超过2年。其寿命与正常小鼠相同，”Hay说。研究人员还在实验室观测了人类肺癌和乳腺癌细胞，发现如果他们除去所有的HK2，细胞会停止生长。

“我们认为我们删除HK2基因的过程还并不完美，因此小鼠体内一定还存在低水平的HK2。但看起来对于利用HK2的细胞，这一治疗策略已经极好，其对于这些小鼠的肿瘤产生了稳定的治疗效应。”

Hay认为，该酶参与生成了癌细胞DNA的基本构件，随着快速的分裂癌细胞需要大量的细胞元件。

“没有HK2，癌细胞就无法为新细胞生成足够的DNA，因此肿瘤生长就会停滞下来，”Hay说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Hexokinase 2 Is Required for Tumor Initiation and Maintenance and Its Systemic Deletion Is Therapeutic in Mouse Models of Cancer

Accelerated glucose metabolism is a common feature of cancer cells. Hexokinases catalyze the first committed step of glucose metabolism. Hexokinase 2 (HK2) is expressed at high level in cancer cells, but only in a limited number of normal adult tissues. Using Hk2 conditional knockout mice, we showed that HK2 is required for tumor initiation and maintenance in mouse models of KRas-driven lung cancer, and ErbB2-driven breast cancer, despite continued HK1 expression. Similarly, HK2 ablation inhibits the neoplastic phenotype of human lung and breast cancer cells in vitro and in vivo. Systemic Hk2 deletion is therapeutic in mice bearing lung tumors without adverse physiological consequences. Hk2 deletion in lung cancer cells suppressed glucose-derived ribonucleotides and impaired glutamine-derived carbon utilization in anaplerosis.