Incucyte®システムは、完全に非摂動的な方法で、時間の経過とともに癌細胞生物学を観察し、定量化する能力を提供する技術の一例
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癌における代謝経路を標的とする進歩
二つの主要な代謝経路は、これまでに癌研究: Krebs（TCA）サイクルを介して解糖とグルタミンを介してグルコースの代謝。 ブドウ糖はずっと陽電子放出断層撮影(PET)スキャンのトレーサーとしてブドウ糖の使用によって証明される多くの腫瘍によって熱心に取られるので重要 しかし、研究者はまだ癌の病因におけるいずれかの経路の役割を完全には理解していない。
“グルコースが癌の生合成のためのビルディングブロックを提供するという考えは、長い間存在してきました。 グルコース炭素分子がどこに行くのかを追跡することはできますが、さまざまな代謝経路におけるその炭素の再分配の重要性を完全に理解してい
グルコースと解糖経路が癌で何をするかを理解しようとすることに加えて、研究者は現在、癌の発症を防ぐためにアミノ酸代謝などの他の代謝経路を妨害する方法を模索しています2または広がり、3そして新しい焦点は、脂質やヌクレオチド生合成などの他のプロセスの役割に向けられています。
何かが癌治療のための代謝を標的とする可能性のポスター子として使用することができれば、それは神経膠腫と神経膠芽腫の割合で変異している酵素 「変異したIDHの役割を発見することは、代謝の変化が単なる傍観者ではなく、自ら癌の発症を促進するという考えを固めたため、画期的なことでした。 重要なことは、がんの代謝プロセスが体内に遍在しているため、患者が抗代謝産物を受容する可能性が高いことを示すマーカーを特定することは大きな課題です”と彼は説明します。 しかし、これは他の代謝プロセスをターゲットにするための主要な課題になります–どのように実際に簡単にアクセス可能なバイオマーカーやアッセイ”
癌代謝を研究するための技術
ありがたいことに、新しい技術は、代謝が前例のない詳細に特徴付けられることを可能にしており、代謝バイオマーカーを検出するための非侵襲的なオプションを提供することができます。
グラスゴーのCancer Research UK Beatson Instituteでは、Molecular Imaging laboratoryのDavid Lewis博士のグループリーダーが、in vivoで多様な代謝産物を研究するための高度なPETイメージング技術を開発しています。 “がんの代謝領域を見ると、それはグルコースよりもはるかに多く、PETイメージングで持っている技術的能力を他のタイプの代謝産物に適用する本当の機”
昨年のルイスの分野で最もエキサイティングな開発の一つは、全身の動的な代謝過程の信じられないほどの画像を生産しているFDAが承認され 「腫瘍とその宿主との間の関連性を調査するためには、体内のすべての組織を生検することはできないため、これは基本的なものになります」とLewis氏は “全身PETイメージングでは、腫瘍と宿主代謝が一斉に作用することを同時に視覚化することができるため、癌宿主療法を発見し、最終的にその有効性を”
3D医用画像スキャナは、彼らが体の周りを移動するように特別にタグ付けされた薬物や物質を追跡するために陽電子放出断層撮影（PET）とx線
主な利点の一つは、彼は言う、PETは非破壊技術であるということです：”我々は、組織の一部を取ると、それを打破する必要はありません、我々はその自然 私たちは非常にエネルギーの高いプロセスである放射能を見ているので、この技術は非常に敏感であり、代謝産物のピコモル濃度にまで達しています。 これは、我々はそれを撮像している間、我々はシステムを混乱させないことを意味します。 他の方法は、むしろ挑戦実験のようなものである可能性があります–あなたは腫瘍が代謝基質”負荷”で何をするかを見ている–PETでは、組織がネイティブに何をしているのかを見ることができます。”
ルイスは、petを使用して、腫瘍の代謝の異質性と、これが時間の経過とともにどのように変化するかを理解したいと考えています。 「私たちはいくつかの素晴らしいモデルを持っており、肺癌は非常に異質な疾患であるため、肺癌に焦点を当ててきました。 PETの診断に使われるフルオロデオキシグルコースに加えてミトコンドリアの酸化からデノボ脂質合成までのいくつかの代謝経路の基質である11c-アセテートと呼ばれる別の分子を使用しているので、これらのプロセスのいくつかを腫瘍モデルで空間的に分離することができ、栄養素の取り込みに本当の違いが見られました。”
この研究の一つの応用は、治療を調整するのに役立つ腫瘍の代謝的に豊富または十分な領域を同定することであろう。 これは、低酸素領域が強度変調放射線療法の前にスキャンに”塗装”されている放射線療法で限られた範囲で行われます。 しかし、それはほんの始まりに過ぎない、ルイスは言う：”我々は分子メカニズムが異なる異種領域内にあるかを理解することができれば、我々はおそらく放射線治療抵抗にそれらのサブ領域を一致させることができ、または合理的に治療を組み合わせるために情報を使用することができます。”
代謝表現型に導かれたり、代謝を標的とした薬物を使用したりすることの課題の一つは、これらのプロセスがどのようにプラスチックであるか “腫瘍が時間の経過とともに進化するにつれて、必然的に代謝治療にある程度の抵抗がありますが、治療を開始した後に連続的な非侵襲的代謝イメー”最終的には、これが一斉に行うことができる統合された診断と治療パイプラインを構築することが期待されています。
がん代謝の次はどこですか？
がんにおける細胞代謝を標的とするという概念は新しいものではありませんが、その複雑さを理解し、複数の診断治療戦略を通じてこれらを利 今必要なのは、アナスタシウ氏は、別のレンズを通して問題を見ることです：
“あなたがこの分野の人々と話すとき、物事は彼らが見えるよりも複雑であ エキサイティングな新技術の出現により、私たちはこの複雑さを理解し、利用する合理的な方法を見つけるためにより良い態勢を整えています。 私にとって最大の問題は、腫瘍の代謝と宿主の代謝がどのように相互作用するかということです。 私の希望は、私たちがこの現象に干渉すれば、私たちは彼らの腫瘍の人々を治すことができるということですが、私たちができない場合でも、私たちは彼らの生活の質を向上させる方法を見つけるだろうと信じています。”
1. Warburg,O,et al. üeber den Stoffwechsel der Tumoren. Biochem Z.1924;152:319-344
2. Maddocks,ODK,et al. セリン飢餓は、癌細胞におけるストレスとp53依存性代謝リモデリングを誘導する。 Nature2013;493:542-546
3. Knott,SRV,et al. アスパラギンの生物学的利用能は乳癌のモデルの転移を支配します。 自然2018;554: 378-381
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