糖を超えて：癌細胞が成長するために必要なもの

1955年、ハリー-イーグルという名前のアメリカの医師は、皿の中で成長する癌細胞について驚くべき発見をしました：彼らはグルタミンのばかげた量を必要, この化学、細胞にまとめられるというメリットの成長と金型にも関わらずすべてのその他の知件。

グルタミンはアミノ酸であり、細胞がタンパク質に結合する20の分子の一つである。 それは要素窒素が豊富で、DNAのような他の分子のアセンブリのためにその要素を提供するために分解することができます。

あなたは、癌細胞が豊富に消費する傾向がある他の栄養素である砂糖よりも、グルタミンについてはるかに少ないと聞いています。 しかし、それは同じように重要です。

“細胞は非常に多くの点でグルタミンに依存しています”と、Sloan Kettering InstituteのMSK社長兼CEO Craig Thompsonの研究室で癌代謝を研究する生化学者Natasha Pavlovaは言います。 “それはDNAヌクレオチドや他の分子の生産に関与するだけでなく、他のアミノ酸を細胞内に輸入するための通貨としても機能します。,”

グルタミンに対する癌細胞の中毒は、長い間、癌生物学者をこの疾患を治療するための潜在的なアキレス腱として誘惑してきた。 おそらく、このアミノ酸の供給を遮断することによって、癌細胞を餓死させる可能性があります。 不都合なことに、正常な細胞にもグルタミンが必要です。 従って、全体のボディのグルタミンのレベルに影響を与える薬剤は癌療法として使用するには余りにも有毒です。

しかし、科学者たちは、癌細胞がグルタミンをどのように使用するかについてもっと学ぶにつれて、正常細胞を温存しながら、がんの特定の依存,

グルタミン：必須非必須アミノ酸

グルタミンに対する癌の依存は、実際にはやや驚くべきことです。 グルタミンは技術的には必須ではないアミノ酸です。 細胞が自分で作ることができず、私たちが食べる食べ物から得なければならない必須アミノ酸とは異なり、細胞は他の出発物質からグルタミンを容易に合成することができる。 しかしグルタミンの他の美徳はそれを独特にさせる。

“グルタミンについての特別なのは、他のすべての非必須アミノ酸がそれから作ることができるということですが、他の非必須アミノ酸はグルタミンの代わりにすることができません”とPavlova博士は説明します。, それはまた、癌細胞が新しい細胞部分を構築するために使用するいくつかの生化学的経路の中心です。

癌のグルタミンの必要性は非常に大きいので、癌を引き起こす癌遺伝子の中には、細胞がどれだけ取り込んで消化するかを変えるものもあります。 最もよく知られている遺伝子MYCの一つは、グルタミンの安定供給への癌細胞のアクセスを増加させることによって、部分的に癌を促進する。 増幅されたMYC遺伝子を有する細胞は、グルタミンをその下流産物に変換する酵素をより多く作る。 このような細胞は本質的にMYC増幅に中毒する。,

細胞は非常に多くの点でグルタミンに依存しています。

グルタミン製品が細胞内でどのように使用されるかを変える遺伝子IDH1およびIDH2の変異は、特定のタイプの脳癌および白血病

グルタミンに対するこの高い需要は、腫瘍内のグルタミンの供給がしばしば非常に低いことを意味する。 しかし癌細胞はまだそこで成長することができます。 どう？

これは、細胞がグルタミン供給を補う別の方法を持っていることを示唆している、とPavlova博士は言う。,

彼女と彼女の同僚が研究してきたそのような適応の一つは、他の出発物質、すなわちグルコースからグルタミンを作る酵素グルタミン合成酵素の量

Thompson labの同僚やPrinceton UniversityとNew York University（NYU）の共同研究者は、がん細胞が周囲の細胞を巻き込み、グルタミンの栄養素を取り除くこともできることを発見しました。,

標的剥奪

癌細胞が不足していても栄養素を獲得する適応性は、癌のグルタミン供給を遮断するための簡単なアプローチを失敗する可能性

それにもかかわらず、可能なアプローチがあります。 一つは、腫瘍細胞によるグルタミンの輸入を特異的にブロックすることである。 腫瘍細胞がグルタミンを輸入するために使用するタンパク質トランスポーターは正常細胞が使用するものとは異なり、このトランスポーターは腫瘍細胞により豊富であることを示唆している。, これらのがん特異的トランスポーターは、細胞がそれらの修正を満たすのを妨げる薬物の良好な標的を作るかもしれない。

癌細胞のグルタミンへの依存は、特定の人々に治療法を仕立てるための基礎としても役立つ可能性がある。 グルタミンに依存する一つのアミノ酸産物は、グルタチオンである。 この重要な細胞抗酸化物質は、活性酸素種や特定の薬物と呼ばれる危険な化学物質を取り除きます。

“グルタチオンは薬物に付着し、細胞から除去するためにそれをフラグ付けします”とPavlova博士は説明します。,

NYUの研究者からの研究は、特定の遺伝的突然変異を有する肺癌腫瘍がグルタチオンに非常に依存していることを示している。 （グルタミナーゼ阻害剤と呼ばれる薬物を介して）それの使用を妨害することは、潜在的な治療アプローチであり得る。

いくつかの進行中の臨床試験では、これらのグルタミン改変薬を免疫チェックポイント阻害剤または受容体チロシンキナーゼシグナル伝達の阻害剤と組み合わせることがあります。,

診断用途

治療の可能性に加えて、診断の機会もある。 グルコースの癌の愛がFDG-PETスキャンのための基礎として役立つのと同じように、グルタミンの依存は別の貴重な診察道具として役立つことができる。 これは、脳腫瘍のために特に有用であろう。 PETスキャンは、脳自体が多くのグルコースを占めるため、原発性脳腫瘍または体内の他の場所から脳に広がった腫瘍を監視するのにはあまり有用ではありません。 グルタミンベースのスキャンは医者が正常な脳細胞から離れて癌細胞を言うことを可能にする。,

MSKの研究チームは、このアプローチを積極的に追求しています。

食事の修正はありません

失敗することがほとんど確実であるグルタミンの飢えた癌への一つのアプローチは、食事の変化です。 “体が非常に安定した濃度でレベルを維持するのに非常に良い仕事をしているように見えるので、食事でグルタミンレベルを簡単に変えることはできません”とPavlova博士は言います。 “グルタミンレベルが低下する唯一の時間は、激しい外傷または敗血症の間であり、これはあなたが複製したいものではありません。,

“少なくともグルコースでは、”低血糖食品を食べることによってグルコースの急上昇を避けるようにしてください”などと言うことができます”と彼女は付け加えます。 “しかし、グルタミンでは、有用な勧告をするのがずっと難しいです。”