本文資深作者、生理學系主任KevinFoskett博士指出：“這表明，線粒體的鈣依賴性，是癌細胞的一種新特征。這種對‘鈣離子到線粒體的轉(zhuǎn)移’產(chǎn)生的意想不到的依賴性，可使癌細胞生存，讓我們感到非常吃驚�！边@些研究結(jié)果指出了一種全新的癌癥藥物靶點。延伸閱讀：揭開癌細胞免疫逃逸的“詭計”；“關閉”癌細胞的新療法。
一種特殊的蛋白質(zhì)??簡稱IP3Rs，是跨內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）膜的鈣離子通道蛋白的一個常見家族，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是每個細胞內(nèi)一個小管子的網(wǎng)絡，參與制造蛋白質(zhì)和脂類。來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣離子通過通道釋放，并調(diào)節(jié)許多細胞功能，包括細胞代謝。這主要是通過給線粒體供應鈣而實現(xiàn)的，在線粒體中它能刺激ATP生產(chǎn)，給細胞功能提供能量。
體內(nèi)大多數(shù)健康細胞都依賴于一個復雜的過程，稱為氧化磷酸化，來產(chǎn)生ATP。關于“細胞的線粒體??能量庫，是如何產(chǎn)生ATP的”的知識，對于了解正常細胞的新陳代謝非常重要，這將為異常的細胞代謝（如癌癥的情況）提供見解。
2010年在《Cell》雜志發(fā)表的一篇論文中，F(xiàn)oskett實驗室表明，調(diào)節(jié)ATP的一種基本控制系統(tǒng)，是鈣離子從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到線粒體持續(xù)不斷的穿梭，并且這能保持多種細胞類型的ATP水平正常。他們還發(fā)現(xiàn)，當不存在這種鈣離子轉(zhuǎn)移的時候，ATP水平會下降，并且一個叫做自噬的過程會被誘導，這樣細胞就能存活。
研究小組檢測了所有類型的細胞，抑制線粒體的鈣離子吸收，可誘導一種生物能量危機，重編程細胞的新陳代謝。癌細胞的一個標志是，重新設定自己的新陳代謝，即使當營養(yǎng)物是可得到的，以給癌細胞提供必需的構(gòu)建模塊進行分裂和生長。同樣地，所有主要的腫瘤抑制基因和致癌基因都與代謝途徑有關。
Foskett說：“因此，我們想知道，線粒體吸收的鈣在癌細胞生存和代謝中發(fā)揮了什么作用�！崩萌橄侔┖颓傲邢侔┘毎岛娃D(zhuǎn)化成癌細胞的人成纖維細胞，研究小組發(fā)現(xiàn)，阻斷鈣從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到線粒體的轉(zhuǎn)移，可減少ATP的生產(chǎn)，并誘導自噬，類似于在正常細胞中看到的。然而，他們也發(fā)現(xiàn)，雖然自噬對于正常細胞的生存來說是足夠的，但它對于癌細胞是不足的。這些細胞以大規(guī)模死亡作為回應，而它們的正常相對物則存活。給細胞提供通常用于線粒體中的代謝底物，可修復抑制線粒體鈣吸收的致命作用。Foskett解釋說：“這表明，細胞死亡是由受損的生物能量引發(fā)的�！�
抑制IP3R通道的活性，可強烈抑制小鼠的黑色素瘤腫瘤生長。研究小組證實，腫瘤生長的抑制是由于壞死所致的細胞死亡，這發(fā)生在腫瘤細胞分裂的時候。當線粒體不能吸收鈣時，正常細胞沒有死，因為當它們的新陳代謝受損時，它們的生長會變慢，從而避免了與細胞分裂相關的死亡，而癌細胞繼續(xù)嘗試生長和分裂，并因此遭受死亡。
Foskett說：“我們的研究結(jié)果，揭示出了癌細胞對于鈣轉(zhuǎn)移的一種根本的和意想不到的依賴性??鈣通過IP3R通道轉(zhuǎn)移到線粒體，使其生存。癌細胞內(nèi)的線粒體依賴于鈣。這種依賴性現(xiàn)在可以被認為是新的癌癥治療靶標。我們的研究表明，這種完全意想不到的藥物靶標，可以促使開發(fā)出新的藥物殺死癌細胞，特別是通過靶定內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放的鈣離子和線粒體吸收的鈣離子�，F(xiàn)在面臨的一個重大挑戰(zhàn)是，找到能做到這一點的藥物。”
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