《Cancer Letters》:Exploiting Metabolic Dependencies for Therapeutic Targeting of Brain Cancers
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代谢重编程是脑肿瘤的核心特征,其独特微环境导致多种代谢途径(如糖酵解、磷酸戊糖途径、脂代谢等)的激活,不同肿瘤类型(如胶质瘤、神经母细胞瘤)存在显著代谢差异,为开发靶向代谢治疗策略提供新方向。
Emma Martell | Helgi Kuzmychova | Akaljot Grewal | Ujala Chawla | Charul Jain | Christopher M. Anderson | Tanveer Sharif
曼尼托巴大学拉迪健康科学学院病理学系,加拿大温尼伯,MB省
摘要
代谢重编程是癌症的一个标志性特征,脑肿瘤也不例外。大脑对能量的特殊需求、代谢的区室化以及血脑屏障的保护共同营造了一个独特的微环境,这一环境深刻地影响着肿瘤的代谢过程。许多脑肿瘤表现出增强的葡萄糖摄取和发酵性糖酵解现象,这一现象通常被称为“瓦尔堡效应”。然而,过去二十年的研究证据表明,脑肿瘤依赖的代谢途径远比这更为广泛和动态。除了糖酵解之外,戊糖磷酸途径、丝氨酸生物合成、三羧酸循环、氧化磷酸化、谷氨酰胺分解、脂质代谢以及嘌呤和嘧啶的生物合成等代谢过程都为肿瘤的生长、干性维持、表观遗传特征的形成和治疗抵抗性提供了支持。这些代谢适应性在不同类型的肿瘤及其发展阶段存在显著差异,从胶质母细胞瘤和弥漫性星形细胞瘤到少突胶质细胞瘤、室管膜瘤、儿童高级别胶质瘤、髓母细胞瘤以及其他胚胎性肿瘤都有所体现。在这篇综述中,我们概述了目前对脑癌主要代谢特征的认知,重点介绍了支持肿瘤特征、增殖和存活的机制。同时,我们也指出了新兴的代谢脆弱性,并讨论了针对这些途径的疗法研究进展。这些发现揭示了代谢如何支撑脑肿瘤的强大适应性,并为精准治疗提供了新的方向。
部分摘录
脑肿瘤
脑肿瘤是一些最具致命性和致残性的癌症类型[1]。脑恶性肿瘤可以起源于构成中枢神经系统(CNS)的神经元组织或支持细胞。尽管脑肿瘤仅占所有癌症病例的2%,但它们非常难以治疗,并且导致了最多的癌症相关生命年损失[2]。脑肿瘤可以影响所有年龄段的人,是诊断出的第二常见的癌症类型。
脑癌的代谢特征
尽管治疗技术的进步改善了许多癌症的预后,但大多数脑肿瘤患者的生存率仍然停滞不前[1]。与所有癌症一样,恶性脑肿瘤具有促进不受控制增殖的特征,汉哈南(Hanahan)和温伯格(Weinberg)在2000年对此进行了精辟的总结[15]。他们确定了六个核心特征:(1) 在没有生长信号的情况下仍能生长;(2) 忽视抗生长信号;(3) 逃避细胞死亡信号;(4) 无限期复制;(5) 生成新的血管以获取营养。
结论性评论
代谢重编程已成为癌症生物学的一个重要特征,涉及的代谢过程远超瓦尔堡在100多年前首次观察到的糖酵解现象。近年来,在识别不同类型脑肿瘤的代谢脆弱性以及评估各种以代谢为靶点的新型治疗策略方面取得了显著进展(详见表1和图5)。然而,鉴于细胞的高度异质性...
作者贡献声明
Emma Martell:撰写 – 综述与编辑、初稿撰写、数据可视化、概念构建。
Tanveer Sharif:撰写 – 综述与编辑、项目监督、资金筹集、概念构建。
Charul Jain:撰写 – 综述与编辑、数据分析。
Christopher M. Anderson:撰写 – 综述与编辑、项目监督。
Akaljot Grewal:撰写 – 综述与编辑、数据分析。
Ujala Chawla:撰写 – 综述与编辑、数据分析。
资金来源
本研究得到了加拿大卫生研究院(CIHR)、自然科学与工程研究委员会(NSERC)、加拿大癌症协会(CCS)和癌症研究协会(CRS)的资助。HK获得了“曼尼托巴研究”- CancerCare Manitoba博士生奖学金的支持;UC获得了拉迪健康科学学院(RFHS)的研究生奖学金;EM获得了加拿大脑肿瘤基金会(BTFC)的资助。
利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文研究工作的已知财务利益或个人关系。