科學家們從來都並不確切地知道在哺乳動物機體中癌變的腫瘤到底會消耗多少能量，他們假設癌細胞會消耗大量能量，並攪動營養物質，使得諸如心髒、肝髒和胰腺等健康器官處於一種不利的狀態，因為代謝係統會擴散營養。然而，近日一篇發表在國際雜誌Nature上題為“Slow TCA flux and ATP production in primary solid tumours but not metastases”的研究報告中，來自普林斯頓大學等機構的科學家們通過研究首次發現，事實或許恰恰相反，即腫瘤將營養物質轉化為可用的細胞能量的過程會明顯且可量化地減緩。這種“昏睡”(lethargy)行為或許能幫助腫瘤為其更邪惡的行為來保存能量，比如生長和轉移等。

在5種不同類型的癌症中，研究者發現，腫瘤會在低能量的環境中成功增殖，部分是因為其忽略了健康器官為整個機體的利益而發揮的正常組織功能。這一研究發現對於新型抗癌療法的開發意義重大，因為其能將注意力引向緩慢的能量代謝。一些針對癌症患者的治療建議會圍繞“餓死腫瘤”的策略，假設沒有營養物質的話，腫瘤就無法生長，而從能量基質的一般角度來看，這種策略充其量是值得懷疑的。但研究人員確實發現，腫瘤要比正常組織更會利用一種特殊的營養物質，即葡萄糖，因此這符合將標準癌症療法與減少機體葡萄糖循環的飲食進行結合的可能性，比如生酮飲食等。

研究者Caroline Bartman表示，我認為人們假設癌症需要很多能量的話，因為其必須支付細胞分裂和增殖的“費用”，但並沒有人真正測定過與機體健康器官相比癌症會製造和使用多少能量。為此，研究人員開發了一種測定方法，並發現了腫瘤和其它組織之間的巨大差異，如今研究人員擁有了一種範式，即癌症是非常節約的，其會停止將能量用於機體所有的健康任務，而是將其用於增殖，這或許就告訴我們，諸如餓死癌症等類型的途徑以及單獨的治療策略或許並不是最好的。

腫瘤自身的代謝過程或許要比預想中更慢。

腫瘤會麵臨更為殘酷的代謝環境，因為其沒有在機體其它部位形成適當的血管，這或許就會迫使其以少勝多;腫瘤在很多方麵都是具有較高代謝特征的，研究人員都能觀察到其較高的代謝過程，而這也會支持其生長和分化的能力。細胞的生長是昂貴的，但並不像有思想或移動肌肉，亦或者是擁有正常器官的哺乳動物生活的其它方麵那樣昂貴。為了量化這項研究，研究人員利用一種稱之為同位素追蹤(isotope tracing)的調查方法進行研究，該方法涉及利用重同位素來標記營養物質，並監測其在哺乳動物體內代謝的速度。哺乳動物機體的組織和器官主要通過三羧酸循環(TCA)來為其所幹的工作來賦予能量，TCA能氧化脂肪和碳水化合物從而製造主要的能量—ATP，95%的ATP(哺乳動物機體的可用能量)都是通過該循環所獲得的，通過研究從血液中吸收營養物質進入到TCA循環的速度，研究人員就能定量癌症組織和健康組織之間產生和使用能量的多少或水平。

比如，在肺癌、胰腺癌和結腸癌中，他們就發現，原發性實體瘤中(即尚未開始擴散的腫瘤)的TCA通量和ATP的生產周期會較為緩慢。相比原發性腫瘤而言，轉移性癌症會製造並利用更多能量，並且會與機體健康組織相當的水平上做到這一點。這或許就讓研究人員得出結論表明，癌細胞會擺脫能量昂貴的組織特異性功能來為腫瘤的生長儲備能量。這是研究人員首次在體內對腫瘤的能量產生進行量化研究，並作為比較研究的一部分內容。

研究者Bartman說道，如今我們使用的一些方法此前已經被其他研究人員使用過，比如TCA循環的途徑大約在80年前被科學家們發現，但技術的進步和更好的光譜測定技術或許會提供令人吃驚的研究新發現。研究者認為現在正是這一研究領域激動人心的時刻，因為隨著過去50年的研究進步，現在或許是一個非常富有成效的hike，研究人員可以重頭審視所有舊觀點並利用其來更好地理解諸如癌症等疾病的發生機理。

綜上，本文研究結果表明，隨著實體瘤的進展，癌細胞會擺脫能量昂貴的組織特異性功能，而且在產生ATP能量有限的情況下仍能促進癌細胞的失控生長。

原始出處：

Bartman, C.R., Weilandt, D.R., Shen, Y. et al. Slow TCA flux and ATP production in primary solid tumours but not metastases. Nature 614, 349–357 (2023). doi：10.1038/s41586-022-05661-6