根据Regents-Georgia Research Alliance的最新研究成果，细胞缺氧或许是某些癌症的肿瘤不受控制地快速扩散的主要根源。目前的普遍看法是，基因突变导致癌症发展。
Regents-Georgia Research Alliance著名学者、Franklin艺术与科学学院生物信息学和计算生物学教授徐鹰说，如果事实证明细胞低氧状态是某些类型癌症的主要推动力，那么，控制恶性增长的治疗方案就会大大改变。研究小组抽样分析了一个公共数据库里七类癌症的RNA数据或称转录数据。他们发现，细胞长期缺氧可能是癌症恶化的主要推动力。《Journal of Molecular Cell Biology》发表了研究报告。
以前曾有研究指出细胞低氧状态是癌症发展的一个促进因素，但不是癌症恶化的推动力。徐鹰指出，世界上癌症发病率居高不下无法仅仅用偶然的基因突变来解释。他还说，融合了生物学与计算学的生物信息学使研究人员得以从全新的角度看待癌症。基因层面的突变或许会给予癌症细胞相对于健康细胞的竞争优势，但他提出的癌症发展新模式不需要有通常的病状，比如癌基因突然扩散—那是癌细胞出现的前兆。
“癌症药物试图抵达特定突变在分子层面的根源，但癌症往往绕开它，”徐鹰说，“因此我们想，也许基因突变并非癌症的主要推动力。”
到目前为止，癌症研究大多着重于设计药物治疗方案来对付与特定类型癌症有关的基因突变。徐鹰的研究小组分析了从“斯坦福微数组数据库”下载的数据，辨别出七类癌症例如乳腺癌、肾癌、肝癌、肺癌、卵巢癌、胰腺癌和胃癌的异常基因表达形式。这个网上数据库允许科学家从微数组芯片检索信息，微数组芯片是包含了大量基因资料的小玻璃片。
徐鹰以基因HIF1A为生物标记物来表示细胞内分子氧的数量。全部七类癌症均显示HIF1A数量上升，说明癌细胞内的含氧量下降。
细胞内缺氧会阻碍氧化磷酸化活动，而氧化磷酸化是正常情况下细胞将养分转化成能量的高效途径。随着氧气减少，细胞转而用酵解方式来生成被称作ATP的能量单位。而通过酵解来获取能量的效率要低得多，因此癌细胞必须加倍辛勤工作来获取更多养分—具体地讲就是葡萄糖—以便存活下去。当含氧量降到极低程度时，长出新血管的过程就开始了。新的血管提供新鲜氧气，从而提高细胞和肿瘤里的含氧量，减缓癌症的发展—但只是暂时的。
“癌细胞得到更多养分就会生长，这使肿瘤的生物量变大，也就更加缺氧。反过来，能量转化效率进一步下降，致使细胞更加饥饿，促使细胞从血液流动中获得更多养分，于是形成恶性循环。这可能是癌症的主要驱动因素，”徐鹰说。
徐鹰指出，这个新的癌症发展模式有助于解释为什么许多癌症很快、往往在3到6个月内就变得具有抗药性。他强调了通过实验性癌症研究对这个新模式进行检验的重要性。假如这个模式适用，那么研究人员就需要想办法防止细胞出现低氧状态，癌症治疗可能会发生翻天覆地的变化。
Juan C, Xizeng M, Victor O, et al. Hypoxia and miscoupling between reduced energy efficiency and signaling to cell proliferation drive cancer to grow increasingly faster.[J]. Journal of Molecular Cell Biology, 2012, 4(3):174-176.
（来源：科学网刘鹰翔博客 2012-5-5 ）
乳腺癌细胞在低氧状态下转移能力增强
约翰霍普金斯大学生物学家发现，肿瘤细胞处于低氧条件下，足以引发分子事件链，将乳腺癌细胞从“僵化”状态转化到移动和入侵状态。相关研究论文发表在PNAS杂志上，强调了缺氧诱导因子在促进乳腺癌转移的重要性。
高水平RhoA和ROCK1通过赋予癌细胞移动能力恶化乳腺癌患者治疗结果，但触发他们生成的机制是一个谜，Gregg Semenza表示：我们现在知道，当乳腺癌细胞暴露在低氧条件下时，这些蛋白生成急剧增加。
为了要移动，癌细胞必须改变其内部结构，Semenza说，然后，细胞形成尾足以及细胞的“手”出现，使细胞“抓住”外表面，进行移动。蛋白RhoA和ROCK1已知是这些结构形成的核心。此外，编码RhoA和ROCK1的基因以高水平在转移性乳腺癌细胞中被打开。
在一些情况下，这些蛋白水平的增加可以追溯到控制蛋白质的基因发生了错误。Semenza说，他和他的团队搜寻引发他们高水平的另一个原因。研究表明，低氧条件下，缺氧诱导因子提高RhoA和ROCK1的生成。
由于肿瘤细胞增殖，肿瘤内部开始耗尽氧气，Semenza解释说：氧气的缺乏激活缺氧诱导因子，后者开启许多基因，帮助细胞适应于氧的缺乏。他解释说，缺氧诱导因子开启基因，有助于肿瘤癌细胞缺侵入血管，扩散到身体的其他部位。Daniele Gilkes博士分析了在低氧条件下实验室培养的人类转移性乳腺癌细胞。她发现，细胞在氧含量低条件下比在生理上正常水平的移动性增加。
Gilkes测得RhoA和ROCK1蛋白的水平，她看到这两个蛋白在低氧培养的细胞中水平大幅度增长。当乳腺癌细胞缺氧诱导因子的量被降低，然而，RhoA和ROCK1的水平明显降低，表明两组蛋白质之间的直接关系。进一步的实验证实，缺氧诱导因子实际上绑定到RhoA和ROCK1基因，并将其打开。
研究小组随后利用一个数据库，分析RhoA和ROCK1基因是否在乳腺癌细胞中开启，影响病人的生存。他们发现，RhoA或ROCK1高水平的妇女，特别是那些RhoA和ROCK1都高水平的妇女，更可能死于乳腺癌。我们已经在实验室中用基因技术降低缺氧诱导因素，成功地降低乳腺癌细胞的流动性，Gilkes说，现在，我们希望临床试验将进行，以测试抑制缺氧诱导因子的药物是否会有阻塞RhoA和ROCK1生成和防止妇女患乳腺癌转移的双重效果。
Gilkes D M, Lisha X, Joo L S, et al. Hypoxia-inducible factors mediate coordinated RhoA-ROCK1 expression and signaling in breast cancer cells.[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014, 111(3):E384-E393.
（ 来源：生物探索 2013/12/31）
Regents-Georgia Research Alliance著名学者、Franklin艺术与科学学院生物信息学和计算生物学教授徐鹰说，如果事实证明细胞低氧状态是某些类型癌症的主要推动力，那么，控制恶性增长的治疗方案就会大大改变。研究小组抽样分析了一个公共数据库里七类癌症的RNA数据或称转录数据。他们发现，细胞长期缺氧可能是癌症恶化的主要推动力。《Journal of Molecular Cell Biology》发表了研究报告。
以前曾有研究指出细胞低氧状态是癌症发展的一个促进因素，但不是癌症恶化的推动力。徐鹰指出，世界上癌症发病率居高不下无法仅仅用偶然的基因突变来解释。他还说，融合了生物学与计算学的生物信息学使研究人员得以从全新的角度看待癌症。基因层面的突变或许会给予癌症细胞相对于健康细胞的竞争优势，但他提出的癌症发展新模式不需要有通常的病状，比如癌基因突然扩散—那是癌细胞出现的前兆。
“癌症药物试图抵达特定突变在分子层面的根源，但癌症往往绕开它，”徐鹰说，“因此我们想，也许基因突变并非癌症的主要推动力。”
到目前为止，癌症研究大多着重于设计药物治疗方案来对付与特定类型癌症有关的基因突变。徐鹰的研究小组分析了从“斯坦福微数组数据库”下载的数据，辨别出七类癌症例如乳腺癌、肾癌、肝癌、肺癌、卵巢癌、胰腺癌和胃癌的异常基因表达形式。这个网上数据库允许科学家从微数组芯片检索信息，微数组芯片是包含了大量基因资料的小玻璃片。
徐鹰以基因HIF1A为生物标记物来表示细胞内分子氧的数量。全部七类癌症均显示HIF1A数量上升，说明癌细胞内的含氧量下降。
细胞内缺氧会阻碍氧化磷酸化活动，而氧化磷酸化是正常情况下细胞将养分转化成能量的高效途径。随着氧气减少，细胞转而用酵解方式来生成被称作ATP的能量单位。而通过酵解来获取能量的效率要低得多，因此癌细胞必须加倍辛勤工作来获取更多养分—具体地讲就是葡萄糖—以便存活下去。当含氧量降到极低程度时，长出新血管的过程就开始了。新的血管提供新鲜氧气，从而提高细胞和肿瘤里的含氧量，减缓癌症的发展—但只是暂时的。
“癌细胞得到更多养分就会生长，这使肿瘤的生物量变大，也就更加缺氧。反过来，能量转化效率进一步下降，致使细胞更加饥饿，促使细胞从血液流动中获得更多养分，于是形成恶性循环。这可能是癌症的主要驱动因素，”徐鹰说。
徐鹰指出，这个新的癌症发展模式有助于解释为什么许多癌症很快、往往在3到6个月内就变得具有抗药性。他强调了通过实验性癌症研究对这个新模式进行检验的重要性。假如这个模式适用，那么研究人员就需要想办法防止细胞出现低氧状态，癌症治疗可能会发生翻天覆地的变化。
Juan C, Xizeng M, Victor O, et al. Hypoxia and miscoupling between reduced energy efficiency and signaling to cell proliferation drive cancer to grow increasingly faster.[J]. Journal of Molecular Cell Biology, 2012, 4(3):174-176.
（来源：科学网刘鹰翔博客 2012-5-5 ）
乳腺癌细胞在低氧状态下转移能力增强
约翰霍普金斯大学生物学家发现，肿瘤细胞处于低氧条件下，足以引发分子事件链，将乳腺癌细胞从“僵化”状态转化到移动和入侵状态。相关研究论文发表在PNAS杂志上，强调了缺氧诱导因子在促进乳腺癌转移的重要性。
高水平RhoA和ROCK1通过赋予癌细胞移动能力恶化乳腺癌患者治疗结果，但触发他们生成的机制是一个谜，Gregg Semenza表示：我们现在知道，当乳腺癌细胞暴露在低氧条件下时，这些蛋白生成急剧增加。
为了要移动，癌细胞必须改变其内部结构，Semenza说，然后，细胞形成尾足以及细胞的“手”出现，使细胞“抓住”外表面，进行移动。蛋白RhoA和ROCK1已知是这些结构形成的核心。此外，编码RhoA和ROCK1的基因以高水平在转移性乳腺癌细胞中被打开。
在一些情况下，这些蛋白水平的增加可以追溯到控制蛋白质的基因发生了错误。Semenza说，他和他的团队搜寻引发他们高水平的另一个原因。研究表明，低氧条件下，缺氧诱导因子提高RhoA和ROCK1的生成。
由于肿瘤细胞增殖，肿瘤内部开始耗尽氧气，Semenza解释说：氧气的缺乏激活缺氧诱导因子，后者开启许多基因，帮助细胞适应于氧的缺乏。他解释说，缺氧诱导因子开启基因，有助于肿瘤癌细胞缺侵入血管，扩散到身体的其他部位。Daniele Gilkes博士分析了在低氧条件下实验室培养的人类转移性乳腺癌细胞。她发现，细胞在氧含量低条件下比在生理上正常水平的移动性增加。
Gilkes测得RhoA和ROCK1蛋白的水平，她看到这两个蛋白在低氧培养的细胞中水平大幅度增长。当乳腺癌细胞缺氧诱导因子的量被降低，然而，RhoA和ROCK1的水平明显降低，表明两组蛋白质之间的直接关系。进一步的实验证实，缺氧诱导因子实际上绑定到RhoA和ROCK1基因，并将其打开。
研究小组随后利用一个数据库，分析RhoA和ROCK1基因是否在乳腺癌细胞中开启，影响病人的生存。他们发现，RhoA或ROCK1高水平的妇女，特别是那些RhoA和ROCK1都高水平的妇女，更可能死于乳腺癌。我们已经在实验室中用基因技术降低缺氧诱导因素，成功地降低乳腺癌细胞的流动性，Gilkes说，现在，我们希望临床试验将进行，以测试抑制缺氧诱导因子的药物是否会有阻塞RhoA和ROCK1生成和防止妇女患乳腺癌转移的双重效果。
Gilkes D M, Lisha X, Joo L S, et al. Hypoxia-inducible factors mediate coordinated RhoA-ROCK1 expression and signaling in breast cancer cells.[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014, 111(3):E384-E393.
（ 来源：生物探索 2013/12/31）
