学术经纬

葡萄糖竟会直接致癌!新研究揭示葡萄糖促进肿瘤生长的新机制

Image▎药明康德内容团队编辑

很多科学证据显示,经常食用高碳水化合物、含糖饮料与癌症风险升高之间存在密切关联。一个重要的原因是,癌细胞“爱吃糖”。快速生长的癌细胞需要大量能量供给,在人体里不断争夺营养,而葡萄糖就是癌细胞喜欢摄取的一种营养物质。先前已有不少研究指出,葡萄糖代谢与肿瘤负荷之间存在显著的正相关关系,调节葡萄糖代谢可调控癌细胞的生长。

尽管如此,我们似乎还是小看了葡萄糖的致癌活性!最近,《细胞》子刊Cell Metabolism新发表的一篇研究论文发现,葡萄糖本身可以作为一种独立于其代谢的信号分子,直接调节肿瘤蛋白的活性,促进肿瘤发生,并使肿瘤对免疫疗法产生耐药性。

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在这项研究中,杜克大学的科学家发现,有一种名为NSUN2的甲基转移酶,扮演着葡萄糖传感器的角色。葡萄糖分子能够与NSUN2直接结合,引起NSUN2的寡聚并激活其酶活性。而NSUN2作为RNA甲基转移酶,通过催化其他mRNA分子的甲基化使其稳定,极大地影响了基因的表达。其中,核酸外切酶TREX2就是NSUN2被激活后的关键“受益者”。
TREX2的稳定表达让癌细胞内游离在细胞质中的DNA片段大大降低。细胞内原本有一条cGAS/STING信号通路通过监测双链DNA的存在来检查细胞是否癌变,但现在,由于葡萄糖/NSUN2/TREX2的一系列“神操作”,cGAS/STING通路未能有效启动,最终诱导肿瘤发生,甚至让抗PD-L1抑制剂等免疫疗法也对肿瘤无可奈何。

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▲研究示意图(图片来源:参考资料[1])
PD-L1(程序性死亡配体)是不少癌细胞会大量表达的一种表面蛋白,可以帮助癌细胞躲避免疫系统的攻击。近年来,通过靶向癌细胞表面的PD-L1或是靶向T细胞表面的PD-1开发免疫检查点阻断(ICB)疗法,已经极大地改变了癌症治疗的格局。但在临床治疗时,相当大比例的患者对这类疗法没有响应,或者说出现耐药性。用肿瘤科学家的话说,这种对免疫疗法类应答较弱的肿瘤属于“冷”肿瘤。
而根据此次的发现,研究人员提出,葡萄糖/NSUN2/TREX2轴是驱动冷肿瘤形成的关键机制。而要重新激活人体自身免疫系统的力量,让冷肿瘤“热”起来,靶向葡萄糖/NSUN2/TREX2这条轴提供了富有前景的新策略。
实验中,研究人员也初步验证了这一思路的可行性。在原本对PD-L1疗法缺乏相应的前列腺模型小鼠中,他们通过敲除相应的基因(如编码NSUN2的基因或是TREX2的基因),发现可以激活cGAS/STING通路,促进细胞凋亡和T细胞浸润,减少肿瘤发生,克服这些冷肿瘤对抗PD-L1免疫治疗的耐药性。

参考资料:

[1] Tingjin Chen et al., (2023) NSUN2 is a glucose sensor suppressing cGAS/STING to maintain tumorigenesis and immunotherapy resistance. Cell Metabolism Doi: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2023.07.009

[2] Dr. Hui-Kuan Lin Publishes Study Revolutionizing Cancer Treatment and Immunotherapy Resistance. Retrieved Aug. 28, 2023 from https://pathology.duke.edu/news/dr-hui-kuan-lin-study-cancer-treatment-immunotherapy-resistance

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