藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊(duì)編輯
并不是癌細(xì)胞喜歡糖
100年前，著名生理學(xué)家奧托·瓦爾堡博士和他的同事觀察到一個(gè)現(xiàn)象：與正常細(xì)胞相比，癌細(xì)胞消耗更多的葡萄糖。這一觀察結(jié)果也為當(dāng)今惡性腫瘤的臨床檢查提供了教科書般的理論依據(jù)。
但今年4月，美國范德比爾特大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究小組發(fā)現(xiàn)，腫瘤瘋狂消耗葡萄糖的罪魁禍?zhǔn)撞⒉皇前┘?xì)胞。這一發(fā)現(xiàn)重寫了過去100 年來發(fā)展和完善的癌癥代謝模型。
借助正電子發(fā)射斷層掃描（PET）腫瘤成像，研究人員發(fā)現(xiàn)腫瘤中葡萄糖的主要消耗者是一種叫做巨噬細(xì)胞的免疫細(xì)胞，它吸收葡萄糖的能力最強(qiáng)，并且具有很強(qiáng)的糖代謝活性。癌細(xì)胞并不像想象的那么“愛吃糖”。相反，另一組實(shí)驗(yàn)表明，癌細(xì)胞更喜歡另一種營養(yǎng)物質(zhì)——，它吸收谷氨酰胺的能力最強(qiáng)。
這一結(jié)果不僅出現(xiàn)在腎癌模型中，還出現(xiàn)在結(jié)直腸癌和乳腺癌等其他幾種腫瘤模型中。研究人員指出，這些發(fā)現(xiàn)很可能是適用于各種癌癥類型的普遍現(xiàn)象。
什么是糖RNA？
33歲獲得麥克阿瑟天才獎(jiǎng)的卡羅琳·貝爾托齊教授說：“如果你相信教科書上的話，RNA和聚糖生活在兩個(gè)不同的世界?！?
今年5月，在《細(xì)胞》上發(fā)表了一篇研究論文。在這篇文章中，Bertozzi教授和同事向我們描述了一個(gè)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)：一種沒人知道存在的細(xì)胞分布在各種細(xì)胞的表面。新型生物分子—— 糖RNA（糖RNA）。
GlycoRNA 是指糖基化的RNA 分子，以一小段核糖核酸(RNA) 作為支架，并附著有聚糖。根據(jù)長期認(rèn)識(shí)，糖基化修飾基本上只發(fā)生在各種脂質(zhì)和蛋白質(zhì)分子上，形成糖脂和糖蛋白。
研究人員用化學(xué)方法為許多不同的聚糖配備了發(fā)光基團(tuán)，并注意到一種標(biāo)記的聚糖分子不斷出現(xiàn)。最后，他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面有一類保守的非編碼RNA，其聚糖富含唾液酸結(jié)構(gòu)。在人類、小鼠、倉鼠和斑馬魚等生物體的測試細(xì)胞類型中發(fā)現(xiàn)了糖RNA。這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)改變生物化學(xué)許多研究領(lǐng)域的面貌。
線粒體分裂并且并不總是想要增殖
在教科書的描述中，線粒體裂變主要發(fā)生在線粒體需要增加數(shù)量時(shí)。
隨著細(xì)胞生長并最終分裂，它需要更多的能量，這需要更多的線粒體來支持它。線粒體有自己的DNA，因此在細(xì)胞內(nèi)有自己的生命周期，通過DNA 復(fù)制自我繁殖并分裂形成兩個(gè)子線粒體。
但今年5月，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）物理研究所的生物物理學(xué)家利用超高分辨率顯微鏡研究線粒體，揭示了兩種功能完全不同的裂變機(jī)制：一種裂變方法減少了線粒體生長的數(shù)量，另一個(gè)通過去除受損部分使其“減輕負(fù)擔(dān)”。
線粒體分裂的位置非常特殊。健康的線粒體會(huì)從中間分解，一分為二，分子機(jī)制如課本上描述的那樣。在其他情況下，線粒體在末端分裂，形成一大一小兩部分。較小的部分顯示出許多不健康的跡象，隨后就會(huì)退化。
這種線粒體裂變行為可能適用于多種哺乳動(dòng)物細(xì)胞。
鳥類的嗅覺是驚人的
長期以來，人們普遍認(rèn)為鳥類擁有敏銳的視覺和聽覺，甚至還有一種神秘的第六感，即磁力；相比之下，嗅覺并不重要，大多數(shù)鳥類的反應(yīng)速度都很慢。
教材的改寫最初來自于一位小學(xué)生的細(xì)心觀察。他注意到歐洲白鸛經(jīng)常出現(xiàn)在正在割草的田野里，并在低矮的草叢中發(fā)現(xiàn)它們愛吃的昆蟲。他向德國馬克斯·普朗克動(dòng)物行為研究所的科學(xué)家們提出了一個(gè)問題：白鸛如何知道哪里的田地正在被割草？
為了解決學(xué)童們的困惑，研究人員在最近沒有修剪的田地里噴灑了三種草味化學(xué)物質(zhì)。雖然沒有割草機(jī)的聲音，也沒有割草的景象，但鳥兒還是從遠(yuǎn)處飛來。結(jié)果清楚地表明，鳥類完全根據(jù)氣味做出覓食決定。
不僅是歐洲白鸛，其他鳥類也可能會(huì)對植物“受傷”時(shí)散發(fā)出的氣味做出反應(yīng)。例如，捷克生物學(xué)家在去年發(fā)表的一篇論文中描述，歐洲赤松的針葉被松葉蜂幼蟲吃掉后，傷口釋放出的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)會(huì)吸引大山雀和藍(lán)山雀尋找毛毛蟲。
紅細(xì)胞不僅可以運(yùn)輸氧氣
許多人從課本上了解到的紅細(xì)胞最深的印象是它們在體內(nèi)循環(huán)，負(fù)責(zé)向全身輸送必需的氧氣。然而，10月《科學(xué)-轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，紅細(xì)胞所做的工作比我們過去想象的要多，它們實(shí)際上在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。
除了攜帶氧氣外，紅細(xì)胞還攜帶其他細(xì)胞的DNA片段，例如細(xì)菌或寄生蟲的DNA，并將它們直接報(bào)告給免疫系統(tǒng)。例如，在膿毒癥患者中，超過40%的紅細(xì)胞表面表達(dá)一種名為TLR9的蛋白質(zhì)。這種受體蛋白通常與炎癥有關(guān)，可以激活免疫反應(yīng)。
通過表面的TLR9，紅細(xì)胞可以結(jié)合細(xì)菌、瘧疾寄生蟲的DNA以及細(xì)胞損傷后釋放的線粒體DNA。隨著更多的DNA被結(jié)合，紅細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和形態(tài)將發(fā)生顯著變化。這些無法識(shí)別的紅細(xì)胞就像哨兵一樣，向免疫系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，并導(dǎo)致稱為巨噬細(xì)胞的免疫細(xì)胞涌入。
與紅細(xì)胞結(jié)合的線粒體DNA 較多的患者往往患有更嚴(yán)重的貧血和更嚴(yán)重的疾病。新發(fā)現(xiàn)除了為急性炎癥性貧血患者開發(fā)新的治療方法外，這一關(guān)于紅細(xì)胞的新發(fā)現(xiàn)也可能為診斷提供新思路。
癌細(xì)胞不僅僅隱藏
我們可能經(jīng)常會(huì)看到教科書描述癌細(xì)胞的隱藏技巧，它們?nèi)绾吻擅畹囟惚苊庖呒?xì)胞并最終潛伏起來。但《自然-納米技術(shù)》的一項(xiàng)研究徹底推翻了之前的一些假設(shè)。癌細(xì)胞不僅會(huì)隱藏，還會(huì)主動(dòng)入侵免疫細(xì)胞。根本不像我們想象的那么“懦弱”，只是這種行為太過隱蔽，以前也沒有做過。剛剛發(fā)現(xiàn)。
美國布萊根婦女醫(yī)院的研究人員將從小鼠身上獲得的乳腺癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞放入培養(yǎng)皿中。 16小時(shí)后，在場發(fā)射掃描電子顯微鏡下觀察這些細(xì)胞。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，平均來說，一個(gè)癌細(xì)胞會(huì)與一個(gè)T細(xì)胞形成一個(gè)納米管，每個(gè)納米管的寬度約為50-2000納米。
使用熒光染色標(biāo)記，他們在顯微鏡下親眼看到癌細(xì)胞繼續(xù)將T細(xì)胞線粒體攝入到自己的體內(nèi)。癌細(xì)胞除了搶奪線粒體外，還瘋狂消耗周圍的氧氣。在納米管存在的情況下，癌細(xì)胞消耗的氧氣是細(xì)胞相互隔離時(shí)的兩倍，并且生長速度要快得多。
這可能表明，被盜的線粒體可能持續(xù)為癌細(xì)胞的生長提供能量。
參考：
[1]L. K. METTHEW LAM 等人。 (2021) DNA 與紅細(xì)胞表達(dá)的TLR9 結(jié)合可促進(jìn)先天免疫激活和貧血。科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)? DOI：10.1126/scitranslmed.abj1008
[2] 馬丁·維克斯基等人。（2021）綠葉揮發(fā)物的氣味吸引白鸛來到新砍伐的草地上?？茖W(xué)報(bào)告https://doi.org/10.1038/s41598-021-92073-7
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[5] Hae Jang，細(xì)胞間納米管介導(dǎo)癌癥和免疫細(xì)胞之間的線粒體運(yùn)輸，自然納米技術(shù)（2021）。 DOI：10.1038/s41565-021-01000-4。
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