我們的細(xì)胞需要呼吸和消化，是一個(gè)整體有機(jī)體，這種有機(jī)體利用氧氣將攝取營養(yǎng)物質(zhì)中包含的能量提取出來，然后丟棄廢物，比如二氧化碳和水。葡萄糖是細(xì)胞首選的營養(yǎng)物，卻是在缺氧的細(xì)胞質(zhì)環(huán)境中被消化的，這樣會(huì)形成丙酮酸，以及少量能量，之后丙酮酸就會(huì)被運(yùn)送到線粒體——細(xì)胞的發(fā)電廠，進(jìn)行充分燃燒，從而獲得最大的能量釋放。

多年來科學(xué)家們對(duì)線粒體展開了廣泛的研究，發(fā)現(xiàn)存在一種特殊的線粒體丙酮酸載體：pyruvate carrier（MPC），但是至今這種載體的分子識(shí)別機(jī)制，仍然不清楚，而且研究人員也發(fā)現(xiàn)在癌細(xì)胞中需要更多的能量，那么這些能量又從何而來呢？

來自瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)系，英國醫(yī)學(xué)研究理事會(huì)等處的研究人員發(fā)表了題為“Identification and Functional Expression of the Mitochondrial Pyruvate Carrier”的文章，解析了這一謎團(tuán)，分析了腫瘤細(xì)胞能量充沛的原因，相關(guān)成果公布在Science雜志上。

腫瘤細(xì)胞的能量生產(chǎn)

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是日內(nèi)瓦大學(xué)Jean-Claude Martinou教授，他表示，“與健康細(xì)胞相反，腫瘤細(xì)胞主要在細(xì)胞質(zhì)中產(chǎn)生它們所需的能量，其中的緣由目前還并不清楚，這些細(xì)胞很少用到線粒體”。

但是癌細(xì)胞并不缺乏能量，它們通過增加葡萄糖的消耗，來補(bǔ)充低能量產(chǎn)出，這種方法幫助它們?cè)谌鄙傺鯕獾那闆r下，最大程度的獲取能量。并且癌細(xì)胞通過繞過線粒體的“捷徑”，也能避開有毒分子的有害影響，比如細(xì)胞線粒體呼吸過程中產(chǎn)生的自由基。

如何將“燃料管道”恢復(fù)到正常途徑上？

“三十年來，生物學(xué)家都在嘗試了解丙酮酸如何從細(xì)胞質(zhì)中運(yùn)輸?shù)骄€粒體內(nèi)的，我們的這項(xiàng)研究最終找到了這種載體——稱為線粒體丙酮酸載體（Mitochondrial Pyruvate Carrier, 縮寫為MPC）”，文章第一作者，日內(nèi)瓦大學(xué)Sébastien Herzig補(bǔ)充道。

MCP是一種普遍存在的載體，在從酵母到人類中，這種載體都很相似，“今后，我們將深入探討，這些細(xì)胞如何根據(jù)其能量需求，調(diào)控這種載體的活性”，Jean-Claude Martinou教授說，下一步的挑戰(zhàn)就是恢復(fù)腫瘤細(xì)胞中線粒體的正常功能，這可以通過激活運(yùn)送丙酮酸到線粒體中的載體來實(shí)現(xiàn)。

癌癥線粒體研究

癌細(xì)胞的快速增殖等特點(diǎn)使得其代謝遠(yuǎn)高于正常細(xì)胞且需要獲取更多的能量，線粒體DNA參與編碼了有氧呼吸的關(guān)鍵組成部分——呼吸鏈的多個(gè)復(fù)合體，因此通過對(duì)癌組織中線粒體DNA的突變模式及其產(chǎn)生機(jī)制的研究，有助于深入理解伴隨著癌細(xì)胞能量獲取方式的轉(zhuǎn)變所可能帶來的適應(yīng)性變化。

在這一領(lǐng)域近期也獲得了一些成果，比如去年國內(nèi)昆明動(dòng)物研究所的孔慶鵬研究員分析了186例食管癌癌組織及癌旁正常組織的線粒體基因組序列，并將其與已報(bào)道的來自各種癌組織樣本的1235條線粒體全基因組序列以及3639條來自一般人群的線粒體基因組序列進(jìn)行了充分的比較研究。

結(jié)果表明，無論是在食管癌還是其它類型的癌組織中，其線粒體DNA突變模式與一般人群的均明顯不同。這說明了大多數(shù)癌線粒體DNA突變很可能僅僅只是選擇壓力放松所產(chǎn)生的結(jié)果，對(duì)于線粒體DNA在癌發(fā)生發(fā)展過程中的真正作用需要有新的認(rèn)識(shí)。