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Nature意外發現:一個氨基酸引出的乳腺癌耐葯靶點

乳腺癌是女性中最常見的癌症,這類癌症的生長大多數依賴體內的雌激素水準。雌激素受體陽性(ER+)乳腺癌經常使用他莫西芬治療,這類藥物的作用是阻斷激素對腫瘤的影響。然而,許多患者的腫瘤最終會對他莫西芬產生耐藥性,從而導致癌症複發或轉移。

圖片來源:Nature

4月17日,來自哈佛醫學院等機構的科學家們在1篇Nature論文[1]中揭示了一種名為亮氨酸的氨基酸與他莫西芬耐藥性形成之間意向不到的關聯。此外,研究還發現了一種可將亮氨酸導入細胞的關鍵蛋白,該蛋白可調節ER+乳腺癌細胞對他莫西芬的敏感性。

亮氨酸是必須通過食物獲取的9種必需氨基酸之一。牛肉、雞肉、豬肉和魚都富含亮氨酸。先前已有研究證實,減少總亮氨酸的攝入能夠改善新陳代謝。由於細胞本身不能產生亮氨酸,因此科學家們能夠操縱培養皿中細胞暴露於亮氨酸的水準,以觀察這種氨基酸對來源於人類的ER+乳腺癌細胞生長的影響。

SLC7A5調節ER+乳腺癌細胞的增殖(圖片來源:Nature)

這項研究顯示,亮氨酸水準降低抑製了ER+乳腺癌細胞的分裂,反之亦然。令人驚訝的是,科學家們還發現,儘管亮氨酸水準較低,對他莫西芬產生耐藥性的細胞仍能生長。

進一步的研究表明,一個名為SLC7A5的表面蛋白是細胞將亮氨酸運到胞內所必需的。在對他莫西芬耐葯的ER+乳腺癌細胞中,這種蛋白表達水準較高。研究顯示,提高SLC7A5水準可以使細胞吸收更多的亮氨酸,且足以使乳腺癌細胞對他莫西芬耐葯;而SL7A5抑製劑治療能夠使得小鼠ER+腫瘤縮小。這表明,抑製SLC7A5可能是治療ER+乳腺癌一種潛在的方法。

圖片來源:Nature

領導該研究的Senthil K. Muthuswamy博士認為,這項成果揭示了一種克服ER+乳腺癌患者對激素療法耐葯的潛在新策略,也為低亮氨酸飲食可能對ER+乳腺癌患者有益提供了證據。由低亮氨酸植物蛋白組成的飲食可能是ER+乳腺癌患者更好的選擇。

接下來,Muthuswamy博士團隊將調查是否限制亮氨酸的飲食能夠阻止小鼠中ER+乳腺癌細胞的生長或增強癌細胞對治療的響應。研究人員表示,類似的臨床試驗價值巨大,因為如果試驗結果如人意,那麼,將提供改善ER+乳腺癌治療非常簡單的方法。

富含天冬醯胺的食物包括奶製品、乳清、牛肉、家禽、蛋、魚、海鮮、蘆筍、土豆、豆類、堅果、種子、大豆和全穀物;天冬醯胺含量較低的食物包括大多數水果和蔬菜。(圖片來源:Nature)

近年來,調查氨基酸對腫瘤發生、發展以及治療的影響是熱門研究方向之一。除了影響乳腺癌的耐藥性,去年2月,英國劍橋大學的科學家們在另1篇Nature論文[2]中證實,天冬醯胺(一種非必需氨基酸,機體可合成) 是防止三陰性乳腺癌(TNBC,佔所有乳腺癌的12%-20%)擴散的關鍵。當小鼠被喂以低天冬醯胺飲食,或用藥物來阻斷天冬醯胺,腫瘤就很難擴散了。

具體來說,研究發現,原發性腫瘤中天冬醯胺合成酶(細胞利用該酶來製造天冬醯胺)的出現與之後的癌症擴散密切相關。利用化療藥物L-asparaginase處理或飲食限制減少天冬醯胺合成酶後,癌症轉移受到了極大的限制。而當實驗小鼠被喂以富含天冬醯胺的食物時,癌細胞擴散得更快了。

天冬醯胺作為癌症侵襲和轉移的驅動因素(圖片來源:Nature)

基於這一發現,領導該研究的Gregory J. Hannon教授及其同事考慮進行1項早期臨床試驗,在此試驗中,健康的參與者將採用「低天冬醯胺飲食」。如果這類飲食能導致天冬醯胺水準下降,下一步,他們將啟動招募癌症患者的臨床試驗。

總結來說,這些不斷發表的證據表明,患者飲食對癌症治療具有非常重要的意義。不過,需要強調的是,儘管這些研究都刊登在頂級期刊上,但在臨床試驗結果出來前,患者不應該在不與醫生交流的情況下從飲食中完全排除任何特定的營養組成。

相關論文:

[1]Yasuhiro Saito et al. LLGL2 rescues nutrient stress by promoting leucine uptake in ER+ breast cancer. Nature(2019).

[2]Simon R. V. Knott et al. Asparagine bioavailability governs metastasis in a model of breast cancer. Nature(2018).

參考資料:

1#Diet high in leucine may fuel breast cancer"s drug resistance

2#Diet may influence the spread of a deadly type of breast cancer, study finds


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