超干软文 | 肿瘤空间代谢组学方案（上）

肿瘤代谢特点

代谢物在癌症研究和最终治疗策略中具有很高的潜在价值，其在结构生物学中具有广泛公认的作用。以脂质为例，其是细胞和细胞器膜脂质双层的关键组成部分。此外，脂质是对免疫激活和疾病发展产生深远影响的信号传导和代谢分子，在某些疾病（包括癌症）中可以看到组织脂质组成的改变。某些磷脂及其酶副产物的差异丰度被发现是恶性转化和一些生理过程的特征。一般而言，已知异常的物质代谢是癌细胞的共同特征，并且已经可以在肿瘤发展的早期阶段观察到。下面展示部分肿瘤代谢过程。

快速增殖的细胞中的脂质代谢发生了变化，碳必须从能量生产转移到脂肪酸（FA）合成，以进行膜和信号分子的生物合成。FA构件来自外源或从头合成，虽然大多数正常人类细胞更喜欢外源性来源，但肿瘤更倾向于从头合成FA，并且经常表现出向FA合成的转变。

癌细胞依赖FAs作为细胞膜形成、能量储存和信号分子产生的组成部分。由于FA对癌细胞增殖至关重要，因此限制它们的可用性可以提供一种治疗策略。从脂质代谢的角度来看，限制FA的可用性可以通过多种方式实现：1)阻止FA合成，2)通过氧化增加FA降解，3)将FA转移到储存中，或4)减少储存中FA的释放。

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      细胞内脂肪酸代谢               限制FA抑制癌细胞增殖模型

癌细胞微调合成代谢/分解代谢平衡以满足不断增加的代谢需求并导致侵袭性进展。此外，细胞膜内的脂筏提供了介导导致转移的脂质信号传导的平台。在转移过程中，癌细胞可以将脂质代谢与微环境中的宿主细胞耦合，以利于其远处转移。

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与癌症转移有关的脂质代谢示意图

许多类型的癌细胞表现出明显的代谢重编程。这些代谢改变中最有据可查的是有氧糖酵解的激活，即Warburg效应。一些学者假设Warburg效应通过增加与糖酵解相关的能量产生速度做出贡献。还有一些学者提出，活化的糖酵解通过生物合成中间体的产生做出贡献。另一方面，大部分糖酵解碳以乳酸和丙氨酸的形式排出体外，而不是流入生物合成中。也有学者研究表明Warburg效应通过产生丙酮酸接受来自谷氨酰胺分解代谢的氮，从而严重支持肿瘤发生。值得注意的是，葡萄糖和谷氨酰胺代谢的致癌耦合是由LDH转换、GPT2诱导的，这些代谢表型为不同类型的癌症所共有。

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GPT2介导的葡萄糖和谷氨酰胺耦合致癌

小迈结语

MSI技术速度、灵敏度和空间分辨率的改进正在不断扩大其在肿瘤研究中的应用，当MSI与肿瘤球体再现性结合时，可以评估肿瘤细胞亚群中的小分子特征，以及药物对感兴趣的肿瘤区域的渗透。MSI技术可用于筛选肿瘤标志物，从而协助肿瘤诊断、分级、分型，更好的应用于临床治疗。由此可见空间质谱成像在肿瘤研究领域潜力巨大。