由于碳水化合物能为生物提供丰富的能量,因此在时间的长河里,生物渐渐演化为喜爱糖的甜味。糖分子经由细胞完整的代谢后会产生二氧化碳、水及维持繁衍生命所需的能量。癌细胞则不会将糖分子完全代谢,而是仅汲取其部分能量,原因是要将代谢的中间产物用于制造细胞各种组成分子,以满足癌细胞快速增生所需。因此癌细胞需要“吃下”更多糖以补能量的不足。
基于上述的科学发现衍生出一种所谓“不吃糖即可避免癌症”的迷思。然而事情并非如此单纯,因为人体所有细胞皆需要糖供给能量,也尚未有药物可仅阻止癌细胞“吃”糖而不影响正常细胞。事实上仍未有证据显示“无糖”饮食可降低罹癌风险或延长癌症病患寿命。
但“减糖”饮食对健康绝对重要,因为长期过量摄取糖分,肥胖概率自然增加,而肥胖已知为十数种癌症的危险因子。一般而言,全谷类、水果等天然食材的糖分较不易胖。加工食品添加的糖才值得提高警觉。
蛋白质是由 20 种不同氨基酸排列组合而成,此外蛋白质还会被不同的化学分子进一步“修饰”(注 1)。细胞表面的蛋白质常会被各式各样糖类分子修饰,而称为“糖蛋白”(注2),糖分子所占的体积甚至较蛋白质部分更大,其重要性可见一斑(注 3)。
糖蛋白的糖修饰需要有精确的控制才能正确完成,科学家早在 60 年前就发现癌细胞表面的糖蛋白修饰异于正常细胞。近年来科学家陆续揭示这些异常的糖类修饰如何促进癌细胞的生长、转移。例如在细胞表面传递细胞生长讯号的 EGFR 蛋白(注 4),它在癌细胞上的糖类修饰明显上升,这使它的活性上升而促进癌细胞生长。
若想将蛋白质糖修饰的知识发展为临床上治疗癌症病人的药物,首要工作是精确地找出糖修饰的哪个环节,于癌症恶化的过程中有异常表现。最近纽约大学医学院(New York University School of Medicine)的研究团队系统性比较了 17 名皮肤癌病患,初期癌组织与转移的癌组织间蛋白质糖类修饰的变化,结果显示在较恶性癌组织中“岩藻糖”的修饰情形明显上升(注 5)。进一步的基因表现大数据分析显示,其原因可能是转移的癌组织大量表现“岩藻糖转移酶 8 号”(FUT8)所致。
进一步实验显示,降低具转移能力的皮肤癌细胞株的 FUT8 表现量,会使癌细胞的岩藻糖修饰情形下降,也会抑制癌细胞于小鼠体内转移的能力。更重要的是,当皮肤癌细胞已形成转移的肿瘤时再降低其 FUT8 的表现,仍可减缓“转移肿瘤”增长。基于上述发现,研究团队相信 FUT8 及其催化之糖修饰,将是开发治疗皮肤癌药物很重要的方向。
注 1:例如磷酸根、甲基、乙酰基等皆为常见的蛋白质修饰,蛋白质被不同的化学分子修饰后其功能、活性也会随之改变。
注 2:“糖”类是所有含糖分子的通称,属于“碳水化合物”,包含纤维、多糖、寡糖、双糖(如蔗糖)、单糖(如葡萄糖、果糖),不一定有甜味,
注 3:人类的血型(ABO)即是因为红血球表面上糖蛋白的糖类修饰不同所形成的。
注 4:表皮生长因子受体(EGFR),是细胞表面上的接受器蛋白,当受到“表皮生长因子”的刺激时,会启动细胞内促进细胞生长的讯息传递而加速细胞的增生。
注 5:岩藻糖又称鹿角藻糖,存在于动、植物细胞表面。含有岩藻糖的糖分子在许多生理、病理现象中扮演重要的角色,如发炎反应、细菌和病毒感染、肿瘤的转移甚至是遗传疾病等。因此岩藻糖转移酶、岩藻糖水解酶,已被视为重要的疾病治疗及诊断的目标。
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(首图来源:Flickr/Kurtis Garbutt CC BY 2.0)