科学家揭示了一种关闭癌细胞摄取葡萄糖能力的新方法

CDK8as / as HCT116细胞的工程设计和验证（A）动画片描绘了通过改变激酶活性位点中的网守残基来创建类似物敏感的CDK8-AS。ATP和类似物3MB-PP1的结构仅供参考。（B）概述产生CDK8as / as HCT116细胞的基因组编辑策略。每轮都需要在CDK8外显子3中产生DNA双链断裂（DSB），使用转录激活因子样效应核酸酶（TALEN）对，然后与重组腺相关病毒（rAAV）的修复同源重组供体构建体，其中包含F97G突变和一个loxP侧翼的新霉素抗性（NeoR）盒，选择抗性，最后使用CRE重组酶的瞬时表达去除NeoR盒。TAL-1和TAL-2，TALEN结合位点； HA，同源臂； ITR，反向终端重复。（C）使用跨越跨CDK8中引入的新AvrII限制性位点和F97G突变的探针对来自WT和两个独立的纯合CDK8as / as克隆（AS-1和AS-2）的AvrII消化的基因组DNA进行Southern杂交杂交分析外显子3。片段大小（以千碱基为单位）显示在右侧。（D）对WT和AS裂解物的输入（2.5％）和CDK8免疫沉淀进行CDK8，细胞周期蛋白C（CCNC）和MED12水平的蛋白质印迹分析。（E）使用CDK8免疫沉淀物质进行体外激酶测定，如（D）中所示，显示在存在媒介物（DMSO）或ATP类似物3MB-PP1（10 M）和1NM-PP1的情况下用32P-ATP标μ记蛋白质（ μ10 M）。箭头指示代表CDK8本身或免疫沉淀中存在的其他蛋白质的磷酸化的条带。（F）Western印迹显示在用干扰素（IFN）和/或10 M 3MB-PP1处理后，HCT116 WT或CDK8 AS-1细胞裂解物中S727磷酸化的STAT1（STAT1-pS727），总γSTAT1和CDK8的μ水平。

在一项新发表的研究中，研究人员指出了一种限制癌症利用葡萄糖获取能量的能力的方法。

癌细胞消耗过多的葡萄糖（一种重要的能源），长期以来一直认为关闭这种葡萄糖消耗是一种合乎逻辑的治疗策略。但是，缺少阻止癌症摄取和代谢葡萄糖的良好药理学指标。在《细胞报告》上发表的一项新研究中，由马修·加尔布雷思（Matthew Galbraith）博士和华金·埃斯皮诺萨（Joaquin Espinosa）博士领导的科罗拉多大学癌症中心研究小组最终确定了一种限制癌症利用葡萄糖获取能量的能力的方法。

CDK8基因的过度表达与许多癌症的发展有关，包括结肠直肠癌，黑素瘤和乳腺癌，它们调节驱动癌细胞生长和存活的途径。尽管目前正在开发许多旨在阻断CDK8活性的药物，但尚不清楚它们在治疗各种癌症方面的效果如何。Galbraith和Espinosa一直在努力更好地理解CDK8在癌症生物学中的作用，以期希望将基于CDK8的疗法引入癌症治疗。

他们的最新研究部分由科罗拉多癌症联盟和唐氏综合症基金会的玛丽·米勒和查理·冯法拉-拉罗斯白血病资助，该研究证明CDK8在允许癌细胞利用葡萄糖作为能源方面发挥着关键作用。

该发现是在肿瘤生长的组织状况的背景下发生的-随着癌细胞的迅速繁殖，其生长常常超过其血液供应，导致氧气（即低氧）和其他营养物质（例如葡萄糖）的消耗。2013年，该小组发表了一篇论文，显示CDK8对于激活在缺氧条件下开启的许多基因很重要。在适应这些条件的过程中，癌细胞必须通过称为糖酵解的过程来改变其代谢，以消耗更多的葡萄糖。实际上，许多癌细胞甚至在充足的氧气条件下都具有永久性的糖酵解增强作用，这种现象被称为Warburg效应，这种现象最早可追溯到1924年。因此，许多癌症的生长和存活严重依赖于葡萄糖代谢。这是正确的观点，医生使用葡萄糖同位素和PET扫描来查明肿瘤及其在人体中转移的确切位置-那里使用的葡萄糖水平异常高，有可能发生癌变。

当加尔布雷思使用复杂的化学遗传学方法专门关闭大肠癌细胞中的CDK8活性时，他发现这些细胞无法激活糖酵解基因，并且吸收的葡萄糖少得多。他在实验中证实了这一点，该实验表明阻断CDK8活性会导致葡萄糖使用率降低。

“由于CDK8在糖酵解中的这种作用，我认为CDK8活性受损的细胞应该对阻断糖酵解的药物更敏感，” Galbraith说。当然，用能阻断CDK8和糖酵解的药物治疗癌细胞比单独使用任何一种方法都能更有效地减慢其生长速度。

“这些都是非常令人兴奋的发现。沃堡效应以及随之而来的葡萄糖成瘾是癌组织的标志，这是癌细胞与大多数正常组织的区别所在。因此，将阻断CDK8活性的药物与阻断糖酵解的药物结合使用，可以实现针对癌细胞的特异性靶向，而不会对正常细胞产生有害影响。”该论文的资深作者埃斯皮诺萨（Espinosa）说。

最近，该团队从“高尔夫球手抗癌”的丹佛分会获得了一笔拨款，以通过在小鼠模型中进行临床前研究来推进他们的发现，这是测试这种针对CDK8和葡萄糖代谢新策略临床价值的必要步骤。

出版物：Matthew Galbraith等人，“ CDK8激酶活性促进糖酵解”，《细胞报告》，2017年； DOI：10.1016 / j.celrep.2017.10.058