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厦大肝癌研究成果登《细胞》顶刊背后:一作中途离世,捐献遗体用于医学研究

号称“癌中之王”的肝癌研究,终于又有了重大突破。

厦大肝癌研究成果登《细胞》顶刊背后:一作中途离世,捐献遗体用于医学研究

肝癌早期不易察觉,恶化过程极其迅猛,到了晚期很难有效控制,死亡率居高不下。

最近,厦门大学一项发表在顶级期刊《细胞》的论文,揭示了驱动肝癌起始的重要机制,对发现与鉴定早期肿瘤有重要临床价值。

但这则重要进展背后,还有一个令人唏嘘的故事。

研究成果:解释早期肝癌征兆

肝癌的发作过程非常痛苦,著名演员吴孟达,就是因体检时查出肝癌时癌细胞已扩散,治疗无效不幸去世。

越早能通过早期症状诊断出肝癌,治疗的成功率也就越大。

厦门大学这项研究,发现肝癌早期病灶中普遍存在一种叫糖原 过度累积的现象。

可以说是打破了学术界对肿瘤代谢的已有认知。

普通细胞主要通过有氧代谢从葡萄糖中获取能量。

之前通常认为肿瘤细胞的快速繁殖会造成细胞“缺氧”,肿瘤细胞会转向无氧代谢。这样的异常代谢方式被称为瓦博格效应。

德国科学家瓦博格因此发现获得 1931 年的诺贝尔奖。

Otto Warburg

瓦博格当时推测这种代谢方式的转变是癌症产生的原因。不过学界后来对此也有一些争议,认为瓦博格效应更可能是癌变的结果,而不是原因。

厦门大学这次研究却发现,早期癌变开始后,癌细胞更多是把葡萄糖以糖原的形式在细胞内存储起来,而不是像瓦博格的理论那样大量分解掉获得能量。。

简单来说,癌细胞会把更多食物储藏起来,而不是当场吃掉。

糖原本来是人体储存葡萄糖的一种正常形式,但癌细胞将过量的糖原积累起来会发生液-液相分离。

更进一步,LLPS 会造成抑制癌症的信号通路 Hippo 通路失去活性,导致肝脏组织快速增生。

而该团队的早期另一项研究曾发现,Hippo 通路失去活性的 3 个月内,肝脏会增大 10-15 倍,4-5 个月内 100% 产生肝癌。

两项研究成果结合起来,也就是揭示了驱动早期肝癌发生发展的治病机理。

不过,目前由于没有合适的标记物来标记和分离肿瘤细胞,因此对 Hippo 通路失活的具体机制做进一步研究很有挑战性。

这也是团队下一步的研究方向。

灵感:糖原存储加速小鼠肝癌进程

这项研究的发现,得益于研究人员在分析小鼠体内肝脏肿瘤切片时,发现大肿瘤的糖原存储竟然明显小于小肿瘤的糖原存储。

这就引起了研究人员的兴趣。

他们同时也分析了人的肝细胞癌,发现糖原含量只在第一阶段有明显增加,在晚期的时候就会显著减少。

为了确认这一情况,研究人员用了不少小鼠进行实验,将它们各个阶段的肝脏取出用于分析。

一方面,需要获得由于糖原聚集 + 液-液相分离导致 Hippo 信号通路失活的小鼠,确认糖原聚集 amp; 液-液相分离会明显导致肝脏肿大。

健康的小鼠体内会有糖原分解酶 G6PC、PYGL,以及抑制癌症的 Hippo 信号通路,如果它们发生突变,就会导致体内糖原明显累积、以及产生癌变。

研究人员会首先通过杂交等方法,获得一些糖原分解酶 G6PC 和 PYGL、以及 Hippo 信号通路重要蛋白 WW45 缺失的小鼠。

从下图中小鼠的肝脏来看,在 G6PC 和 WW45 两种物质同时缺失的情况下,肝脏会由于糖原聚集发生明显的肿大。

同时,G6PC 和 PYGL 的单独缺失,也会对肝脏重量造成影响。

然后,研究糖原存储是否会加速肝癌发作。

从下图来看,在 G6PC 缺失时,如果小鼠肝脏中已经发生癌变,那么糖原的存储会极大地加速肿瘤的生长过程。

最终结论表明,液-液相分离现象会造成重要抑癌的 Hippo 信号通路失活,激活下游的原癌蛋白 YAP,产生肿瘤。

也就是说,如果几种糖原分解酶缺失,肝脏就会开始累积糖原。

同时,重要抑癌的 Hippo 信号通路的几种蛋白失活,导致肿瘤产生,加之糖原累积,就会明显加速肿瘤的生长过程,最终造成肝癌。

当然,这项研究目前还存在一定局限性:

其一,这项研究主要针对“会存储糖原”的组织,例如肝脏和肌肉组织;但不确定那些通常不存储糖原的组织,是否也存在这一现象。

其二,还需要确认增加糖原存储是否改变了其他代谢信号,以及致癌突变等行为如何影响糖原代谢。

其三,尚未有一种实时跟踪糖原动态变化的方法,糖原探针或其他代谢物探针仍然亟待开发。

如果能在这些问题上取得进一步突破,或许也能给其他组织的癌变带来新进展。

但还有一个遗憾的故事

然而,据厦门大学官方消息,共同一作刘清许同学,没能最终见证成果完成,他在研究论文中途患白血病离世。

这项研究工作的发起、及中间的多个重要发现,均由刘清许同学承担完成。

离世前,他主动签署了捐赠协议,成为一名“大体老师”,将遗体捐献给厦门大学医学院继续用于教学和实验。据悉,细胞应激生物学国家重点实验室,细胞信号网络协同创新中心,厦门大学生命科学学院的周大旺和陈兰芬课题组合作在Cell杂志上发表了题为Glycogenaccumulationandphaseseparationdriveslivertumorinitiation的研究论文。

让这项重要研究,从另一维度彰显了科研精神。

与诸多网友一起,再次向刘清许博士生表示致敬~

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