當(dāng)我們思考、學(xué)習(xí)或感受環(huán)境時(shí)，大腦的能量消耗水平會(huì)顯著提升。盡管大腦只占體重的2%，卻消耗了全身約20%的葡萄糖。然而，除了大腦細(xì)胞，癌細(xì)胞同樣對(duì)能量有著極高的需求。當(dāng)癌細(xì)胞在大腦中生根發(fā)芽時(shí)，它們是如何與“本地居民”競(jìng)爭(zhēng)有限的資源的？

從結(jié)果來(lái)看，癌細(xì)胞一定有一套特殊本領(lǐng)，才能實(shí)現(xiàn)腫瘤的持續(xù)進(jìn)展。以膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）為例，這種惡性腦腫瘤會(huì)以極快的速度侵襲大腦組織?；颊呒词菇邮艹Ｒ?guī)的化療或放療，也會(huì)在之后經(jīng)歷復(fù)發(fā)，5年生存率不足10%。

根據(jù)發(fā)表在《自然》雜志的新研究，密歇根大學(xué)的研究者發(fā)現(xiàn)GBM可以有效爭(zhēng)奪糖、氨基酸等成分來(lái)幫助其快速生長(zhǎng)。其中，腫瘤細(xì)胞能選擇性從周?chē)h(huán)境中獲取絲氨酸，從而減少自身的合成需求——這也成為了一種全新的代謝弱點(diǎn)。當(dāng)研究者嘗試剝奪GBM小鼠的絲氨酸供應(yīng)后，腫瘤的生長(zhǎng)速度明顯減慢，小鼠壽命也更長(zhǎng)。這表明通過(guò)營(yíng)養(yǎng)控制、減少絲氨酸攝入有望成為抵抗膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的新策略。

研究中，作者招募了數(shù)名GBM患者，并且在腫瘤切除術(shù)之前為他們注射了一種同位素標(biāo)記的葡萄糖。當(dāng)手術(shù)切除腦瘤組織和周?chē)恼ＤX皮質(zhì)后，他們通過(guò)高精度的質(zhì)譜分析技術(shù)，追蹤了這些標(biāo)記葡萄糖的碳原子去向。

結(jié)果顯示，盡管腫瘤和健康大腦組織都會(huì)積極攝取葡萄糖，但它們對(duì)糖分的用途卻截然不同。在健康的大腦皮質(zhì)中，葡萄糖主要參與三羧酸循環(huán)來(lái)產(chǎn)生能量，并用于合成神經(jīng)遞質(zhì)，以此支持正常的神經(jīng)活動(dòng)。相反，腫瘤細(xì)胞減少了這些“生理性”活動(dòng)，而是將葡萄糖的碳原子大量用于合成DNA和RNA，以及維持細(xì)胞增殖和存活的關(guān)鍵輔酶。

▲研究示意圖（圖片來(lái)源：原始論文[1]）

另外，研究者還發(fā)現(xiàn)GBM細(xì)胞極度依賴(lài)環(huán)境中的絲氨酸。絲氨酸是一種非必需氨基酸，正常細(xì)胞可以自己合成。但研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)GBM細(xì)胞更喜歡從周?chē)鷶z取絲氨酸，而不是自己合成。正是這一點(diǎn)特殊攝取機(jī)制，為腫瘤發(fā)展提供了巨大動(dòng)力。這是因?yàn)槿绻[瘤需要自己從葡萄糖合成絲氨酸，就會(huì)消耗本可用于合成DNA的葡萄糖碳原子。而直接從環(huán)境中獲取絲氨酸，腫瘤細(xì)胞就可以將更多的葡萄糖用于增殖行為。這一發(fā)現(xiàn)也引出了一種潛在的治療思路：如果限制飲食中的絲氨酸，能否“餓死”腦瘤？

圖片來(lái)源：123RF

研究團(tuán)隊(duì)在小鼠實(shí)驗(yàn)中測(cè)試了這一假設(shè)。他們將患腦瘤的小鼠分為兩組：一組正常飲食，另一組食用不含絲氨酸的特殊飼料，同時(shí)可轉(zhuǎn)化成絲氨酸的甘氨酸也被去除了。結(jié)果顯示，在GBM小鼠中，限制性飲食顯著降低了腫瘤中的DNA和RNA水平。腫瘤生長(zhǎng)速度減緩，小鼠生存期也得到延長(zhǎng)。更重要的是，當(dāng)這種飲食干預(yù)與標(biāo)準(zhǔn)的放化療聯(lián)合使用時(shí)，治療效果顯著增強(qiáng)。

由于正常大腦主要依靠自身合成絲氨酸，這種飲食干預(yù)對(duì)正常大腦組織的影響很小。因此，這種干預(yù)策略不僅可以針對(duì)癌細(xì)胞代謝弱點(diǎn)發(fā)揮作用，還能減少對(duì)正常組織的傷害。研究人員正在設(shè)計(jì)臨床試驗(yàn)，計(jì)劃測(cè)試絲氨酸限制與標(biāo)準(zhǔn)放化療對(duì)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的療效。未來(lái)，它或許有望能助力抵抗GBM的發(fā)展，幫助延長(zhǎng)患者壽命。

參考資料：

[1] Scott, A.J., Mittal, A., Meghdadi, B. et al. Rewiring of cortical glucose metabolism fuels human brain cancer growth. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09460-7

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