由貝斯以色列女執(zhí)事醫(yī)療中心(BIDMC)的一個科學(xué)小組領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究，提供了有關(guān)PI3K（磷脂酰肌醇3-激酶）在糖酵解中發(fā)揮作用潛在生物學(xué)機(jī)制的一些重要新見解。癌細(xì)胞借助于糖酵解這一代謝過程來生成生物質(zhì)和能量實現(xiàn)旺盛生長。發(fā)表在《細(xì)胞》（Cell）雜志上的新研究結(jié)果，證實了糖對癌癥生存的重要性，并為開發(fā)出一些PI3K抑制劑來作為癌癥靶向療法提供了重要的新信息。

論文的通訊作者、BIDMC癌癥中心腫瘤學(xué)家、哈佛醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)副教授Gerburg Wulf說：“這項研究證實了PI3K作為一個主要的調(diào)控因子整合了癌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和它的代謝。”糖分解與細(xì)胞結(jié)構(gòu)是如何協(xié)調(diào)的？Wulf說，答案是一個驚人簡單的生物物理機(jī)制。

Wulf解釋道：“在正常細(xì)胞中，來自外部的信號會激活高度組織化及靈活的細(xì)胞骨架。細(xì)胞骨架并不是靜態(tài)的，而是由纖維束動態(tài)組裝而成，纖維束不斷地周轉(zhuǎn)（turnover），分解能量分子ATP以維持細(xì)胞的形狀。”這些纖維是由肌動蛋白（actin）所構(gòu)成，Wulf研究小組發(fā)現(xiàn)當(dāng)PI3K激活時，ATP會分解加速，肌動蛋白纖維瓦解，釋放出醛縮酶（aldolase）。

“就像鳥兒坐在電話線上一樣，這些酶坐在肌動蛋白纖維上。如果切斷電話線鳥兒會飛走。同樣地，當(dāng)肌動蛋白纖維分解時，醛縮酶會脫落。我們發(fā)現(xiàn)這一‘脫落’過程激活了醛縮酶，加速了糖酵解。”

抑制PI3K如何能控制住糖代謝

這項研究的共同資深作者、Weill Cornell醫(yī)學(xué)院Meyer癌癥中心主任Lewis Cantley，在20年前率先發(fā)現(xiàn)了PI3K。當(dāng)它正常發(fā)揮功能時，PI3K信號通路會調(diào)控包括生長、運動、增殖和分化在內(nèi)的一些重要細(xì)胞功能。但過度活化的PI3K信號通路會促成乳腺癌、卵巢癌和子宮內(nèi)膜癌?；谶@些觀察發(fā)現(xiàn)，開發(fā)出PI3K抑制劑成為了個體化癌癥治療的一個主要焦點。

Wulf說：“抑制PI3K可顯著地遏制葡萄糖分解。這對于癌細(xì)胞尤其重要，因為它們嚴(yán)重依賴于糖代謝來實現(xiàn)自我更新，不僅生成了能量，還有生物質(zhì)——制造DNA和蛋白質(zhì)的基本構(gòu)件。”

許多的酶催化了糖酵解，共同作者John Asara通過采用質(zhì)譜分析法，查明了醛縮酶是PI3K介導(dǎo)調(diào)控的一個關(guān)鍵靶標(biāo)。

Wulf說：“醛縮酶不同于參與糖酵解的其他酶，它催化分解了糖的6-碳鏈為3-碳分子。這些3-碳構(gòu)件隨后成為了生成新生物質(zhì)，最終實現(xiàn)細(xì)胞分裂和瘤塊擴(kuò)張的起點。”

作者們說，新發(fā)現(xiàn)建立了癌細(xì)胞結(jié)構(gòu)和形態(tài)與代謝能力之間從前未知的一種聯(lián)系，這種方法不涉及任何的核轉(zhuǎn)錄或翻譯，它是將醛縮酶從細(xì)胞骨架重新分配到了細(xì)胞質(zhì)中，調(diào)整了糖酵解的速度。

論文的共同資深作者Lewis Cantley說：“這是一個非常重要的發(fā)現(xiàn)，它表明了長期以來被稱作為是癌細(xì)胞標(biāo)志的高度能動的肌動蛋白，事實上在調(diào)控癌癥代謝中發(fā)揮了重要的作用。”

Wulf說：“作為一名臨床科學(xué)家，我會根據(jù)患者的臨床需求來制定研究問題。當(dāng)前迫切需要新療法來治療婦女癌癥，尤其是轉(zhuǎn)移性乳腺癌以及卵巢癌和子宮癌。隨著我們對PI3K研究的深入，我們越來越明白僅阻斷這一信號通路不足以阻止癌癥生成，PI3K抑制劑需要與其他藥物組合才能有效及特異地阻斷腫瘤細(xì)胞代謝。在我們致力鑒別作為PI3K抑制劑好伙伴的搭檔療法時這些新研究結(jié)果為我們提供了一些至關(guān)重要的信息。”

PI3K信號通路是當(dāng)前癌癥研究領(lǐng)域的一個熱點。Whitehead研究所和紀(jì)念斯隆凱特琳癌癥中心的研究人員通過對PI3K/AKT信號通路進(jìn)行大規(guī)模搜索，證實RAB35蛋白參與了致癌過程。這些研究結(jié)果發(fā)布在2015年9月的Science雜志上。

來自中山大學(xué)的研究人員證實，在食管鱗狀細(xì)胞癌中一種叫做miR-508的小RNA分子維持了PI3K/Akt信號，并促進(jìn)了侵襲性表型。這些研究結(jié)果發(fā)表Nature Communications雜志上。

瑞士Friedrich Miescher研究所的研究人員則在Cancer Cell雜志上發(fā)表文章證實，當(dāng)用藥物治療侵襲性乳腺癌小鼠，同時阻斷PI3K和JAK2/STAT5信號通路時，小鼠的腫瘤生長減慢，不易擴(kuò)散，并最終使動物活得更長。