研究では、腫瘍細胞が急速に成長し増殖する方法を説明するのに役立ちます

約80年前、科学者オットーウォーバーグは、がん細胞が正常な成人の細胞とは異なる方法でエネルギー代謝を行うことを観察した。

何十年も経って、この観察は、よりPET（陽電子放射技術）イメージング法を用いて腫瘍を可視化する臨床医によって悪用された。しかし、それは腫瘍細胞はこの代替代謝の偉業を実行する方法を正確に知られていない、またこのプロセスは、腫瘍の増殖に必須であった場合、それは知られていた。

今、ネイチャー誌の3月13日号に登場する二つの論文は、これらの質問に答えるのに役立ちます。ベスイスラエルメディカルセンター（BIDMC）とハーバード大学医学部の研究者が率いる、論文はワールブルク効果として知られるようになっている代謝過程は、腫瘍の急速な成長に不可欠であり、ピルビン酸キナーゼのM2形を識別することがわかります（PKM2）、このプロセスの背後にある重要なメカニズムとして糖代謝に関与する酵素、。この発見は、将来のがん治療法の開発のためのターゲットを提供することができます。

"この研究で我々は急速に成長し、増殖する腫瘍細胞の能力についての基本的な質問に答えると、"年長の著者ルイスCantley、博士、BIDMCでがんセンターのディレクターとハーバード大学医学部のシステム生物学の教授は説明する。

このような胎児組織や腫瘍など急成長組織での代謝調節は、正常な成体組織とは異なる、Cantleyは説明しています。 "好気的解糖、またはワールブルク効果により、がん細胞はエネルギー生産のためのグルコースの小さな割合を使用して、同時に、一方他の細胞よりもはるかに高いレートでのブドウ糖を取ることによってエネルギーを作り出す。これは非常に急速な成長を促進し、癌細胞がより多くの胎児細胞のように機能することができます"癌細胞のこのユニークな代謝プロパティは、がんの検出の手段としてのPETイメージングの成功につながっている。。放射性グルコースは、イメージングの試験に先立って患者に注入するため優先的にグルコースに飢えた腫瘍細胞に取り込まれ、高グルコース取り込みの領域は、PETスキャンで劇的に表示されます。

新しいホスホチロシン結合タンパク質、Cantleyと彼の同僚を識別するための新たなプロテオミクス画面を使用して最初のPKM2がリン酸化チロシンを含むペプチドに結合することが決定した。 Cantleyを説明する"我々は、リンと相互作用胎児の細胞で検出されたのみPKM2ほとんどの正常な成人組織で検出されたピルビン酸キナーゼの形態の、、、とは対照的に、ことを観察した"。 "前回のレポートは、このM2の形式は、すべてのがん細胞で使用されるピルビン酸キナーゼの形であったことを示していたため、この発見は特に面白かった。"

この発見の意味を理解するためには、Cantleyと彼の共著者は、次のがん細胞にPKM2の重要性を評価する実験に着手。腫瘍組織は、成人のM1のアイソフォームから胚M2アイソフォームへのピルビン酸キナーゼの発現を切り替える、彼らはPKM2が見つけたピルビン酸キナーゼの唯一の形態であることを確認した、多数の癌細胞株、乳癌のモデルとヒトの大腸癌のイムノブロッティングと免疫組織化学分析を実行したことを推論癌組織インチ

著者らは、ヒト癌細胞株でPKM2の発現をノックダウンし、代わりに大人M1フォームを表明した。ワールブルク効果の反転 - 胎児M2フォームから大人M1アイソフォームには、このスイッチは減少乳酸産生と酸素消費量の増加につながった。

"我々は、ピルビン酸キナーゼのM2形を表現するその細胞のみを示すことができた - と80年前にオットーウォーバーグで記述された方法で、グルコースを代謝する - マウスで腫瘍を形成する能力を持っていた、"Cantleyは指摘している。さらに、捜査官が、それによりこれらの細胞はin vivoで腫瘍を確認できるように、がん細胞に見られるユニークな糖代謝を促進するためにピルビン酸キナーゼのこの形態を可能にするリンと相互作用するPKM2の能力であることを示した。

調査結果は、腫瘍細胞が優先的にアデノシン三リン酸（ATP）、正常細胞で使用されるエネルギーの通貨を作る以外の目的のためにブドウ糖を使用するという考えと一致している。 "我々は、胎児の組織は、唯一の成長のためのブドウ糖を使用することを確認するには、このメカニズムが進化している疑いがあるのは、適切な成長因子受容体タンパク質 - チロシンキナーゼによって活性化されるときに、"Cantleyが追加されます。 "再発現PKM2することにより、がん細胞は、タンパク同化プロセスのためにブドウ糖を使用する能力を獲得する。

"、それはほとんどの正常な成人組織で発見されていないため、ためPKM2は、我々が検討してきたこと、癌細胞のすべてに含まれています、そしてそれが腫瘍形成に重要であるため、ピルビン酸キナーゼのこの形態は、癌治療の可能な目標です"と彼は付け加えた。

http://www.bidmc.harvard.edu/