在麻省理工学院与波士顿学院的共同探索下,NAD+作为DNA和组蛋白等生命大分子合成的关键要素,其在癌细胞内的再生问题被科学家们紧密关注。此外,丹麦理论生物学家的计算也揭示了这样一个规律:有氧代谢每生成1克蛋白质,就需要消耗掉高达20个ATP。在这种背景下,癌细胞便通过将葡萄糖导向糖酵解的方式,大幅降低了蛋白质合成的代价。 关于癌细胞为何会出现糖酵解异常,学术界存在多种假说。其中一种是线粒体功能障碍假说,由波士顿学院的Thomas Seyfried团队提出。他们发现几乎所有肿瘤细胞的线粒体都存在不同程度的结构或功能缺陷,这就迫使细胞不得不退而求其次,将葡萄糖全部用于糖酵解这条“老式发动机”。 另一种观点是自由基驱动假说。Seyfried在2014年的综述中指出,糖酵解过程会产生大量自由基。这些自由基损伤DNA后诱发突变,进而削弱线粒体功能。这种正反馈机制让线粒体越弱、糖酵解越强、自由基越多、突变越频繁,最终导致增殖失控。 那么,癌细胞为何要如此执着于这种“低效”的糖酵解呢?答案或许可以追溯到1924年。当年德国病理学家Otto Warburg首次发现了一种奇特现象:癌细胞在氧气充足时依然像酵母一样疯狂进行糖酵解,把葡萄糖大量“浪费”成乳酸。这种与正常细胞不同的能量代谢方式颠覆了生物学界的认知——正常细胞通常只在缺氧时才会走这条“短路”,而癌细胞却把它当成了日常主食。 Warburg将这种现象命名为“Warburg效应”,并把它写入了1956年的诺贝尔生理学或医学奖报告中。这次发现开启了肿瘤代谢研究的高光时代。如今看来,癌细胞的能量分岔早已形成:在正常组织里,葡萄糖的命运由氧浓度说了算;当氧气充足时,丙酮酸进入线粒体三羧酸循环进行氧化磷酸化高效产能;但癌细胞却把“氧足”当成了开绿灯的理由,主动关掉了氧化磷酸化这条高速通道。 这种异常行为使得癌细胞将糖酵解从应急通道升级成了主干道,导致乳酸堆积如山。肿瘤部位常常出现又酸又胀的情况。不过在麻省理工学院团队看来,“低效”只是表象。他们指出糖酵解中途产物可以循环再生NAD+,而快速增殖的免疫细胞也走同样路线。显然,快速造物才是癌细胞的真正内核。 这种代偿、互馈的恶性循环仍在继续:高乳酸环境抑制T细胞活性;高糖消耗吸引新生血管;酸中毒进一步削弱邻近正常细胞的线粒体功能。正因为糖酵解是肿瘤的“命门”,科学家们才把目光从单纯的“杀癌”转向了“改代”。如果代谢异常是癌症的“原罪”,那么纠正代谢就是最接近“治愈”的入口。 尽管近一个世纪的探索仍在继续,但曙光已现:让癌细胞自己把线粒体修好、把糖酵解关掉,或许才是下一轮抗癌革命的钥匙。