癌細胞「吃了糖就搗蛋」,科學家抽絲剝繭尋找對策

作者 | 發布日期 2017 年 07 月 18 日 13:49 | 分類 生物科技 , 醫療科技 follow us in feedly

由於碳水化合物能為生物提供豐富的能量,因此在時間的長河裡,生物漸漸演化為喜愛糖的甜味。糖分子經由細胞完整的代謝後會產生二氧化碳、水及維持繁衍生命所需的能量。癌細胞則不會將糖分子完全代謝,而是僅汲取其部分能量,原因是要將代謝的中間產物用於製造細胞各種組成分子,以滿足癌細胞快速增生所需。因此癌細胞需要「吃下」更多糖以補能量的不足。



基於上述的科學發現衍生出一種所謂「不吃糖即可避免癌症」的迷思。然而事情並非如此單純,因為人體所有細胞皆需要糖供給能量,也尚未有藥物可僅阻止癌細胞「吃」糖而不影響正常細胞。事實上仍未有證據顯示「無糖」飲食可降低罹癌風險或延長癌症病患壽命。

但「減糖」飲食對健康絕對重要,因為長期過量攝取糖分,肥胖機率自然增加,而肥胖已知為十數種癌症的危險因子。一般而言,全穀類、水果等天然食材的糖分較不易胖。加工食品添加的糖才值得提高警覺。

蛋白質是由 20 種不同胺基酸排列組合而成,此外蛋白質還會被不同的化學分子進一步「修飾」(註 1)。細胞表面的蛋白質常會被各式各樣醣類分子修飾,而稱為「醣蛋白」(註2),醣分子所佔的體積甚至較蛋白質部分更大,其重要性可見一斑(註 3)

醣蛋白的醣修飾需要有精確的控制才能正確完成,科學家早在 60 年前就發現癌細胞表面的醣蛋白修飾異於正常細胞。近年來科學家陸續揭示這些異常的醣類修飾如何促進癌細胞的生長、轉移。例如在細胞表面傳遞細胞生長訊號的 EGFR 蛋白(註 4),它在癌細胞上的醣類修飾明顯上升,這使它的活性上升而促進癌細胞生長。

若想將蛋白質醣修飾的知識發展為臨床上治療癌症病人的藥物,首要工作是精確地找出醣修飾的哪個環節,於癌症惡化的過程中有異常表現。最近紐約大學醫學院(New York University School of Medicine)的研究團隊系統性比較了 17 名皮膚癌病患,初期癌組織與轉移的癌組織間蛋白質醣類修飾的變化,結果顯示在較惡性癌組織中「藻糖」的修飾情形明顯上升(註 5)。進一步的基因表現大數據分析顯示,其原因可能是轉移的癌組織大量表現「岩藻醣轉移酶 號」(FUT8)所致。

進一步實驗顯示,降低具轉移能力的皮膚癌細胞株的 FUT8 表現量,會使癌細胞的藻糖修飾情形下降,也會抑制癌細胞於小鼠體內轉移的能力。更重要的是,當皮膚癌細胞已形成轉移的腫瘤時再降低其 FUT8 的表現,仍可減緩「轉移腫瘤」增長。基於上述發現,研究團隊相信 FUT8 及其催化之醣修飾,將是開發治療皮膚癌藥物很重要的方向。

註 1:例如磷酸根、甲基、乙醯基等皆為常見的蛋白質修飾,蛋白質被不同的化學分子修飾後其功能、活性也會隨之改變。
註 2:「醣」類是所有含糖分子的通稱,屬於「碳水化合物」,包含纖維、多糖、寡糖、雙糖(如蔗糖)、單糖(如葡萄糖、果糖),不一定有甜味,
註 3:人類的血型(ABO)即是因為紅血球表面上醣蛋白的醣類修飾不同所形成的。
註 4:表皮生長因子受體(EGFR),是細胞表面上的接受器蛋白,當受到「表皮生長因子」的刺激時,會啟動細胞內促進細胞生長的訊息傳遞而加速細胞的增生。
註 5:岩藻糖又稱鹿角藻糖,存在於動、植物細胞表面。含有岩藻糖的醣分子在許多生理、病理現象中扮演重要的角色,如發炎反應、細菌和病毒感染、腫瘤的轉移甚至是遺傳疾病等。因此岩藻糖轉移酶、岩藻糖水解酶,已被視為重要的疾病治療及診斷的目標。

(首圖來源:Flickr/Kurtis Garbutt CC BY 2.0)