精氨酸是一種由我們的身體自然產(chǎn)生的氨基酸，在我們吃的魚、肉和堅(jiān)果中含量豐富。但正如《科學(xué)進(jìn)展》最近的研究表明，精氨酸也是癌細(xì)胞的必需營(yíng)養(yǎng)素。讓他們挨餓可能會(huì)使腫瘤更容易受到身體自然免疫反應(yīng)的影響。

洛克菲勒大學(xué)Sohail Tavazoie系統(tǒng)癌癥生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究人員發(fā)現(xiàn)，在各種人類癌癥中，這種氨基酸變得有限，促使這些細(xì)胞尋求一種聰明的遺傳解決方法：當(dāng)精氨酸水平下降時(shí)，它們操縱蛋白質(zhì)，更有效地吸收精氨酸和其他氨基酸。值得注意的是，為了保持增長(zhǎng)，它們誘導(dǎo)突變，減少對(duì)它的依賴。

“這就像你有一個(gè)樂高套裝，你試圖建造一架花哨的模型飛機(jī)，你用完了合適的磚塊，”第一作者Dennis Hsu說，他是Tavazoie實(shí)驗(yàn)室的前成員，現(xiàn)在是匹茲堡UPMC希爾曼癌癥中心的醫(yī)生科學(xué)家。“建造飛機(jī)的唯一方法是，如果你修改了不需要缺失磚塊的藍(lán)圖。

精氨酸與癌癥的聯(lián)系

在細(xì)胞水平上，精氨酸在從氮廢物處理到蛋白質(zhì)合成的各種過程中發(fā)揮作用。Hsu說，它也是少數(shù)幾種被證明可以調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞對(duì)癌癥和其他免疫觸發(fā)因素反應(yīng)的氨基酸之一。

例如，它的缺陷與克羅恩病、潰瘍性結(jié)腸炎、炎癥性腸病或幽門螺桿菌感染患者的發(fā)炎組織有關(guān)，這些人的組織可能具有低水平的精氨酸。如果患有這些疾病的人沒有得到治療，他們患胃癌或結(jié)腸癌的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)更高。

研究人員發(fā)現(xiàn)了精氨酸 - 癌癥的聯(lián)系，作為對(duì)密碼子的更大研究的一部分，密碼子是DNA堿基的三重體，每個(gè)都包含產(chǎn)生單個(gè)氨基酸的配方。在梳理癌癥基因組圖譜時(shí)，Hsu記錄了數(shù)千個(gè)密碼子突變實(shí)例，但其中一種在所有癌癥中脫穎而出：精氨酸密碼子，它們?cè)谕蛔冞^程中丟失的遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過應(yīng)有的程度。胃癌和結(jié)直腸癌表現(xiàn)出最明顯的缺陷。

“這是一個(gè)非常令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，這是我們沒有預(yù)料到的，”Tavazoie說。

研究人員不知道最初的精氨酸滴劑是如何產(chǎn)生的。“我們認(rèn)為一些癌癥在低精氨酸條件下發(fā)展，并在其DNA中攜帶這一歷史，”Hsu說。

細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)不良

Hsu和他的合著者花了幾個(gè)月的時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)癌細(xì)胞，然后讓它們?nèi)狈彼?。?dāng)他們讓細(xì)胞經(jīng)歷多輪細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)不良時(shí)，癌細(xì)胞開始變異，因?yàn)樗麄儑L試了不同的方法來確保獲得新的膳食必需品供應(yīng)。并非所有這些策略都奏效。

一種成功的方法是增加氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的量，以便細(xì)胞可以更有效地吸收精氨酸和其他氨基酸。但即使是這些功能仿冒品也往往是微不足道的來源。同時(shí)，隨著細(xì)胞的復(fù)制，錯(cuò)誤加劇，導(dǎo)致基因組發(fā)生變化，如突變基因和畸形蛋白質(zhì)。

在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，Hsu發(fā)現(xiàn)密碼子的突變數(shù)量增加，這些密碼子產(chǎn)生在癌細(xì)胞環(huán)境中更豐富的氨基酸。這些突然變得對(duì)癌細(xì)胞更開胃，癌細(xì)胞似乎試圖湊合它們所擁有的東西——就像用冰箱里的一些隨機(jī)物品拼湊一頓飯。

Tavazoie說，通過這種所謂的定向進(jìn)化將特定的營(yíng)養(yǎng)素與特定的DNA變化聯(lián)系起來“以前沒有報(bào)道過”。

從紅旗到靶心

有趣的是，這種誘導(dǎo)密碼子聽從命令的能力可能會(huì)導(dǎo)致癌細(xì)胞的毀滅。這是因?yàn)樵跔I(yíng)養(yǎng)不良的情況下試圖保持自己的生命的過程中，細(xì)胞積累了如此多的突變，以至于它們可能開始對(duì)免疫系統(tǒng)看起來非常奇怪。

“由于所有的突變，你有一堆隨機(jī)的，看起來異常的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)更有可能被免疫系統(tǒng)識(shí)別為不應(yīng)該屬于那里的東西，”Hsu說。曾經(jīng)深度突變的精氨酸饑餓癌細(xì)胞可能已經(jīng)能夠在免疫系統(tǒng)的雷達(dá)下飛行，現(xiàn)在可能正在向它揮舞著一面破爛的紅旗。

這些發(fā)現(xiàn)對(duì)免疫療法具有潛在的意義。“通過餓死癌細(xì)胞，也許你可以促進(jìn)新突變的獲得，然后可以被免疫系統(tǒng)識(shí)別，”Hsu說。“我們還沒有測(cè)試過這個(gè)，但這將是一件非常酷的事情。