癌细胞会不受控制地无限分裂。｜来源：cancerquest
撰文 | 刘天同（清华大学医学院）
编辑 | 陈天真
漫威系列电影大家应该都至少看过几部，里面超级英雄的命名基本都很能反映人物自身能力特点：一身铁壳子叫钢铁侠，浑身冒绿光叫绿灯侠，目光咄咄逼人就叫镭射眼。但有一个人的名字似乎并不直白?——死侍，这位老哥并非刀枪不入，也没啥高科技，其实是靠着一身生物医学的本事——“可控式肿瘤细胞分裂”，在超级英雄队伍中占了一席之地。
死侍堪称打不死的小强，三五个持枪硬汉突突不死，身体被钢力士撕成两半也能重新长出一个下半身，因为没了对象多次抑郁到自寻短路，最后都以满血复活告终。说句不好听的，按照超能力来命名，死侍其实应该叫“肿瘤侠”。关于他的超能力是咋回事，这一切还要从女娲无限造人（误）可以无限分裂的肿瘤细胞讲起。
死侍的超能力｜来源：《死侍2》
具有“特异功能”的肿瘤细胞
二十世纪早期，诺贝尔奖获得者Alexis Carrel一直是细胞研究领域的权威，他声称自己做了一个长达34年的实验，证明从鸡身上提取出来的细胞，在体外可以连续培养的时间，比鸡本身活的还长。换而言之，细胞分裂是永恒的、不受限的。
这个细胞无限分裂的理论一度风靡全球，使得当时主流生物学界认为，在适宜条件下，细胞是“永生”的。可是，如果构成生物体的细胞可以永生，每个人不都成了活神仙？生物本身怎么还会有寿命限制？
其实，我们体内的大多数细胞，无论是来自皮肤、血液或肝脏，确实会不断分裂，更新换代。不过，负责更新换代的“干细胞”通常只能分裂几十次，之后就会逐渐衰老、凋亡，当人体内大部分具有分裂能力的细胞都发生这种变化时，就表现为器官功能的下降，以及整个人体的衰老。
那么，真的有能够无限分裂的细胞吗？还真有，肿瘤细胞就是这样的终极存在。
在衰老过程中，如果基因突变的积累导致细胞遗传物质的改变，一些“老不死”的细胞——肿瘤细胞，就会产生，它们不再遵循正常细胞分裂分化的规律，自己想怎么整就怎么整，要是在早期没被发现，就会形成癌症，危及生命。
事实上，“不老不死”只是肿瘤细胞最容易观察到的特点之一。不同来源的肿瘤细胞，还拥有很多其他共性，比如“不听指挥”——不受人体正常生长信号的调控；“乔装打扮”——逃脱人体内免疫细胞的追杀；“东逃西窜”——在人体侵袭和转移的能力；“食欲旺盛”——大量消耗葡萄糖，等等。
正常细胞在分裂时一分为二，而肿瘤细胞由于基因调控异常，常常表现为一个分裂成多个，比如图中所示的“三足鼎立”，每个子细胞都会疯狂抢夺母细胞的物质。｜来源：作者自己养的细胞
不知道大家有没有听说过曾经风靡一时的“饿死癌细胞”的说法？非蠢即坏的营销号和低智媒体声称，可以通过控制饮食饿死肿瘤细胞而不损伤正常细胞，从而治愈癌症。这实际上正是基于肿瘤细胞“食欲旺盛”的特点造出来的谣。
相比于正常细胞，肿瘤细胞由于能量代谢通路改变，对葡萄糖的需求量会大大提升。但仅凭这一特点，完全无法单纯通过控制饮食对肿瘤细胞造成任何影响，在它们被饿死之前，更加脆弱的正常细胞，怕不是已经被饿死十遍了。
尽管如此，肿瘤细胞“吃得多”的特性确有用武之处。临床上常用的PET-CT检查，正是利用了肿瘤细胞的这种特点，把带有放射性同位素标记的葡萄糖注射到人体内，显示出代谢速率明显提升的肿瘤所在位置。
PET-CT可以显示疑似肿瘤的高代谢病灶。｜来源：PhysicsWorld
肿瘤细胞，其实更爱蛋白质
多年以来，人们很自然地认为，宏观上整个肿瘤的糖消耗提升，是因为内部每一个肿瘤细胞消耗了更多的糖。虽然肿瘤内除了肿瘤细胞还有很多种免疫细胞，比如髓细胞和淋巴细胞，但它们的“胃口”似乎不如肿瘤细胞大。
一些研究表明，也许正是肿瘤细胞大量消耗了周围环境中的葡萄糖，导致肿瘤内部的免疫细胞营养供给不足，代谢受到影响，没办法发挥正常的免疫清除功能，杀死肿瘤细胞。俗话说，“兵马未动，粮草先行”，粮食不够，肯定打不赢。
然而，4月7日，在《自然》杂志发表的一项最新研究中，科学家使用包括结直肠癌、肾癌、乳腺癌在内的六种不同肿瘤模型，反复进行体内与体外实验，结果发现了一个颠覆传统认知的有趣现象：在这些肿瘤中，消耗糖最多的并不是肿瘤细胞，而是免疫细胞。
他们把小鼠身上长出来的肿瘤分成一个个细胞，再把所有细胞分门别类，分别测定每种细胞的平均耗糖量，发现肿瘤内部的免疫细胞其实比肿瘤细胞还“贪婪”，吃糖吃的最多，而肿瘤细胞更喜欢一种叫“谷氨酰胺”的物质（一种氨基酸，蛋白质的基本组成单位之一），吃了之后，还能反过来抑制糖的代谢通路。
这一发现，让人不禁直呼“好家伙”，原来肿瘤细胞也不傻，知道糖吃多了不行，要多摄入蛋白质！（一个不严谨的玩笑）
肿瘤细胞更喜欢吃一种叫“谷氨酰胺”（Glutamine）的氨基酸。｜来源：mskcc.org
不过，这样的营养分配机制到底对肿瘤的生长有啥用？是不是所有肿瘤都有这样的共性？这对肿瘤的治疗有啥指示意义？目前我们还不是很清楚。在类似的问题得到科学证据回答之前，只希望不会有一篇名为《震惊！科学家发现肿瘤细胞新特性，乏氨基酸饮食或可治愈肿瘤》的文章出现在大众视野里。
治愈肿瘤，可能吗？
如果列举本世纪人类最大的愿望清单，“治愈肿瘤”一定是其中之一。想治愈肿瘤，势必要足够了解肿瘤。
之前说了，人类的生长和衰老过程中，细胞多次分裂导致的基因突变累积，是肿瘤产生的根本原因，这也是为什么人一到五六十岁，各种肿瘤的发生率会直线上升。当人类了解了天花的致病机理，就发明出方法消除了天花，那现在人类也了解了肿瘤的产生原因，有没有希望完全消除肿瘤呢？
在《癌症：进化的遗产》一书中，作者写到，基因突变是生物进化的原动力，同时也是肿瘤细胞产生的根本原因。只要有细胞分裂，就会发生基因突变，就会有肿瘤细胞生成。换句话说，肿瘤细胞是进化过程中不可避免的副产物，从这个角度来讲，根除肿瘤细胞似乎是不可能的。
然而，不能根除肿瘤细胞，并不意味着不能治愈肿瘤，只要人类能找到方法，在肿瘤细胞大肆增殖繁衍、形成肉眼可见的肿瘤之前发现它们，并予以恰当的治疗，肿瘤也许就能像感冒一样，吃点药就能控制了。
脑洞更大一点，如果人类真的在足够了解了肿瘤细胞之后，能设法操纵其分裂，那电影中死侍跟金刚狼“瞬间愈合”的超能力，也许将不再是无稽之谈。
参考链接
[1] https://www.nature.com/articles/s41586-021-03442-1#Sec2
[2] The Biology of Cancer, 2nd edition
本文经授权转载自微信公众号“中国科学技术出版社”，原题目为《癌细胞爱吃糖？不，它们更爱吃蛋白质》。
