脂質代謝是癌幹細胞的潛在致命弱點

在一項新的研究中，來自美國普渡大學、西北大學和印第安納大學的研究人員發現一種代謝特徵對啟動腫瘤形成的「癌幹細胞」的正常運轉是至關重要的。他們也證實如何干擾卵巢癌中的這種代謝機制，從而抑制腫瘤生長。相關研究結果於2016年12月29日在線發表在Cell Stem Cell期刊上，論文標題為「Lipid Desaturation Is a Metabolic Marker and Therapeutic Target of Ovarian Cancer Stem Cells」。

論文共同通信作者、普渡大學韋爾登生物醫學工程學院Ji-Xin Cheng教授說，「這些癌幹細胞抵抗常規的療法，而且導致化療之後的腫瘤複發和遠距離腫瘤轉移產生。理解它們的獨特特徵和弱點將能夠開發出靶向療法，從而實現克服腫瘤複發和轉移的終極目標。」

這項新的研究著重關注利用抑制執行一種被稱作脂質分子「去飽和作用」的代謝過程所需的酶的活性來靶向癌幹細胞。

Cheng說，「癌幹細胞中的不飽和脂質在維持它們發揮功能所需的信號中起著非常重要的作用。科學家們對癌幹細胞有所了解，但是這些細胞中的脂質代謝是一種非常新的課題。理解癌幹細胞中的脂質代謝為癌症檢測和治療提供一種新的方法。」

論文共同第一作者、普渡大學博士後研究員Junjie Li說，「在這項研究中，我們對單個活細胞進行化學成像，首次鑒定出和描述卵巢癌幹細胞中的脂質不飽和性。」另一名論文共同第一作者是西北大學費恩柏格醫學院助理教授Salvatore Condello。

研究人員證實一種特異性的「信號通路」直接調節被稱作脂肪酸去飽和酶的脂質酶的產生。

Cheng說，「總而言之，我們的發現揭示出增加的脂質不飽和性是卵巢癌幹細胞的一種代謝標誌物，也是靶向它們的一種治療靶標。」

論文共同通信作者、西北大學費恩柏格醫學院Daniela Matei教授說，鑒定出獨特的代謝特徵是向前邁出的重要一步。這些代謝特徵能夠被作為清除癌幹細胞的致命弱點。

她說，「我們在這項研究中提出一種根除在進行標準治療後導致腫瘤複發的癌幹細胞的全新策略，並且闡明脂質代謝如何促進卵巢癌幹細胞存活。」

在此之前，缺乏靈敏的單細胞分析工具限制了對癌幹細胞代謝活性的描述。用於這項研究中的成像方法是由Cheng團隊開發的，允許科學家們檢測單個細胞中的代謝特徵。鑒於癌幹細胞是癌細胞群體中的極小一部分，因此在檢測隱藏的代謝特徵時，單細胞靈敏度是非常重要的。

這種新的成像方法採用了兩種技術：對單個活細胞進行高光譜受激拉曼散射成像（hyperspectral stimulated Raman scattering imaging）和對提取出的脂質進行質譜分析。

Cheng說，「我們在這項研究中報道相比於非癌幹細胞，卵巢癌幹細胞中的不飽和脂質水平顯著增加。常規方法並不能夠開展單細胞分析。如果這種特徵存在於一個非常小的區域，那麼它不容易被常規生化測試方法檢測到。利用受激拉曼顯微分析法，我們能夠更好地通過這種代謝特徵精確地找到這些細胞。」

這種脂質不飽和性特徵是在實驗室培養的卵巢癌幹細胞和來自卵巢癌病人的細胞中鑒定出來的。更高的脂質不飽和性水平也在利用癌幹細胞培養出的模擬病人體內腫瘤組織的三維「球狀體（spheroid）」中檢測到。研究人員利用一種化學物抑制脂肪酸去飽和酶的活性，降低這些細胞的「乾性（stemness）」，使得它們變得不那麼致命性。Cheng說，抑制脂肪酸去飽和酶的活性有效地清除癌幹細胞，阻止實驗室培養物中的球狀體形成和阻斷實驗室小鼠體內的腫瘤起始能力。

Li說，「我們並不直接地阻斷這種信號通路，我們阻斷脂肪酸代謝以至於這些不飽和脂質水平下降，這實際上抑制這些癌幹細胞的功能。」

本公眾號由中國科學院微生物研究所信息中心承辦

微信公眾號：中國生物技術網