นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Tsing Hua ค้นพบปริศนาการติดสารอาหารประเภทน้ำตาลของเซลล์มะเร็ง “`

(SeaPRwire) –   ซินจู ไต้หวัน 19 ธันวาคม 2567 — รองศาสตราจารย์ไคล-ตี หลิน จากสถาบันเทคโนโลยีชีวภาพ และฮุ่ย-ชุน เฉิง จากสถาบันชีวสารสนเทศและชีววิทยาโครงสร้าง แห่งมหาวิทยาลัยแห่งชาติซิงหัว (NTHU) ในไต้หวัน ได้ร่วมกันระบุกลไกทางโมเลกุลที่ทำให้เซลล์มะเร็งเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็ว—ปริศนาที่ทำให้วงการวิทยาศาสตร์งุนงงมานานเกือบหนึ่งศตวรรษ พวกเขาพบว่าเซลล์มะเร็งปล่อยก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซึ่งเปลี่ยนโครงสร้างของโปรตีนสำคัญในเซลล์ ทำให้เซลล์มะเร็งสามารถใช้กลูโคสในปริมาณมากสำหรับการสร้างสารชีวโมเลกุล ส่งผลให้การเติบโตของเนื้องอกเร็วขึ้น การวิจัยของพวกเขาเพิ่งได้รับการตีพิมพ์ในวารสารนานาชาติ Nature Communications

ในการวิจัยเชิงสหวิทยาการครั้งสำคัญนี้ หลินได้ทำงานเกี่ยวกับชีววิทยาระดับเซลล์ของเซลล์มะเร็ง และเฉิงได้ทำการวิเคราะห์โครงสร้างโปรตีน พวกเขาเคยเป็นเพื่อนร่วมชั้นกันในภาควิชาชีววิทยา มหาวิทยาลัย NTHU และหลังจากกลับไปสอนที่มหาวิทยาลัยเดิม พวกเขาก็เริ่มพูดคุยเกี่ยวกับงานวิจัยของพวกเขาเป็นประจำ ด้วยการผสมผสานความเชี่ยวชาญของพวกเขา พวกเขาประสบความสำเร็จในการค้นหาวิธีการยับยั้งการเพิ่มจำนวนของเซลล์มะเร็ง

นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ออตโต้ เอช. วาร์เบิร์ก ค้นพบการหายใจที่ไม่เหมือนใครของเซลล์มะเร็งเมื่อหนึ่งร้อยปีก่อน เซลล์ปกติสร้างพลังงานโดยใช้ ออกซิเจนสำหรับการหายใจแบบแอโรบิก ในทางตรงกันข้าม แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนเพียงพอ เซลล์มะเร็งมักจะใช้กลูโคสผ่านกระบวนการเผาผลาญที่เรียกว่าไกลโคไลซิส ซึ่งเป็นกระบวนการที่ให้สารตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์ DNA, RNA และโปรตีน—สารอาหารที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของเนื้องอกอย่างรวดเร็ว การค้นพบนี้ถูกเรียกว่าปรากฏการณ์วาร์เบิร์กและทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบล

แต่ทำไมเซลล์มะเร็งถึงชอบใช้กลูโคสมากนัก? เป็นเวลาหนึ่งศตวรรษที่คำถามนี้ขาดคำอธิบายที่สมบูรณ์—จนกระทั่งงานวิจัยล่าสุดของหลินและเฉิงได้เพิ่มชิ้นส่วนสำคัญเข้าไปในปริศนานี้

หลินกล่าวว่าในสภาพแวดล้อมของเนื้องอกที่มีออกซิเจนต่ำ เซลล์มะเร็งจะหลั่งไฮโดรเจนซัลไฟด์และส่งสัญญาณไปยังโปรตีนไพรูเวตไคเนส (PKM2) ชนิดเทตระเมอร์ ทำให้มันแตกตัวเป็นไดเมอร์หรือโมโนเมอร์ที่เล็กลง ในโหมดการทำงานที่ดัดแปลงนี้ เซลล์มะเร็งเริ่มดูดซับกลูโคสมากขึ้นและสังเคราะห์ DNA ส่งผลให้เพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็ว

เฉิงเสริมว่าเช่นเดียวกับระบบโลจิสติกส์ที่ต้องการบาร์โค้ดเพื่อส่งพัสดุไปยังปลายทาง ไฮโดรเจนซัลไฟด์ก็ทำเครื่องหมายที่ตำแหน่งเฉพาะบนโปรตีน PKM2 เปลี่ยนโครงสร้างและกิจกรรมของมัน “ทันทีที่บาร์โค้ดโลจิสติกส์เปลี่ยนไป เส้นทางที่เซลล์มะเร็งใช้ในการเผาผลาญกลูโคสก็เปลี่ยนไปเช่นกัน” เฉิงอธิบาย

ทีมวิจัยใช้เทคโนโลยีการตัดต่อยีนเพื่อป้องกันไม่ให้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ทำเครื่องหมายที่ตำแหน่งเฉพาะบนไพรูเวตไคเนส ซึ่งทำให้มันรักษาโครงสร้างเทตระเมอร์ดั้งเดิมที่ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ และทำให้เซลล์มะเร็งกลับมาหายใจแบบแอโรบิก เมื่อเซลล์ไม่ใช้สารอาหารโดยการใช้กลูโคส เนื้องอกก็ไม่สามารถเติบโตได้

ทีมวิจัยยังได้ทำการทดลองกับหนูเพื่อยืนยันว่าผลการวิจัยของพวกเขาสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของเนื้องอกมะเร็งเต้านมได้อย่างมีประสิทธิภาพ “เรากำลังหวังที่จะใช้กลยุทธ์ใหม่นี้ในการพัฒนายาใหม่สำหรับรักษาโรคมะเร็ง” หลินชี้ให้เห็น

นอกจากหลินและเฉิงแล้ว ทีมงานยังมีนักวิทยาศาสตร์หญิงอีกสองคนจาก NTHU ได้แก่ ศาสตราจารย์ Wen-Ching Wang ผู้ทรงเกียรติจากภาควิชาชีววิทยา ผู้ให้วัสดุโปรตีนที่สำคัญ และศาสตราจารย์ Lily Wang จากสถาบันชีววิทยาระดับโมเลกุลและเซลล์ ผู้ช่วยวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์

ทีมวิจัยรู้สึกขอบคุณเป็นอย่างยิ่งต่อ Lu-Hai Wang รองประธานมหาวิทยาลัยแพทย์แผนจีน และ Hsing-Jien Kung ศาสตราจารย์ประจำมหาวิทยาลัยแพทย์ไทเป สำหรับความเชี่ยวชาญอันมีค่าและการให้โอกาสในการนำผลการวิจัยไปใช้ในทางคลินิก

ติดต่อ:
Holly Hsueh
NTHU
(886)3-5162006
hoyu@mx.nthu.edu.tw