▎藥明康德内容團隊編輯
許多印刻在生物醫學教科書上的經典知識又被多次重新整理了，那些你以為的常識或許需要即刻進行更新。今年我們的科學家又帶來了哪些全新認知呢？
愛吃糖的不是癌細胞
100年前，著名生理學家Otto Warburg醫生與同僚們觀察到一個現象：和正常細胞相比，癌細胞要消耗更多的葡萄糖。這一觀察現象也為如今臨床上檢查惡性惡性良性腫瘤提供了一種教科書般的理論基礎。
但今年4月，來自美國範德比爾特大學醫學院的研究團隊發現，惡性良性腫瘤瘋狂消耗葡萄糖，罪魁禍首并非癌細胞。這一發現改寫了過去100年裡發展并完善起來的癌症代謝模型。
圖檔來源：123RF
借助正電子發射斷層掃描（PET）惡性良性腫瘤成像，研究者發現惡性良性腫瘤内葡萄糖的主要消耗者是一類被稱為巨噬細胞的免疫細胞才是攝取葡萄糖能力最強的，有着強大的葡萄糖代謝活性。而癌細胞并沒有想象中那麼“愛吃糖”，相反，另一組實驗顯示，癌細胞更偏愛另一種營養物質——它們對谷氨酰胺的攝取能力最強。
這一結果不僅出現在腎癌模型中，也出現在結直腸癌、乳腺癌等其他幾種惡性良性腫瘤模型中，研究人員由此指出，這些發現很可能是适用于各種癌症類型的普遍現象。
糖RNA是個什麼東西
年僅33歲就斬獲“麥克阿瑟天才獎”的Carolyn Bertozzi教授表示：“如果你相信教科書，RNA和聚糖活在兩個不同的世界中。”
今年5月，《細胞》上線了一篇研究論文，Bertozzi教授和同僚在這篇文章裡向我們描述了一項令人驚訝的發現：各種細胞的表面，分布着一類過去無人知曉的新型生物分子——糖RNA（glycoRNA）。
糖RNA指的是糖基化的RNA分子，以一小段核糖核酸（RNA）為支架，上面連着聚糖（glycan）。長期以來的認知中，糖基化修飾基本隻會發生在各種脂質和蛋白質分子上，形成糖脂和糖蛋白。
研究人員用化學方法給許多不同的聚糖配備了發光基團，注意到了一種帶标記的聚糖分子不斷出現。最終他們發現，在細胞表面，有一類保守的非編碼RNA帶有富含唾液酸結構的聚糖。從人類到小鼠、倉鼠、斑馬魚的不同生物體，所測試的細胞類型中都發現了糖RNA。這個發現或将改變生物化學許多研究領域的面貌。
線粒體分裂并不總是想增殖
在教科書的描述中，線粒體分裂主要發生線上粒體需要增加數量的情況下。
随着生長和最終分裂，細胞需要更多能量，也就需要更多線粒體來支援。線粒體擁有自己的DNA，是以在細胞内有自己的生命周期，通過DNA複制來自我增殖，并分裂形成兩個子線粒體。
但在今年5月，瑞士洛桑聯邦理工學院實體研究所（EPFL）的生物實體學家利用超高分辨率的顯微鏡研究線粒體，揭示了功能截然不同的兩種分裂機制：一種分裂方式使線粒體數量增長，另一種則使之“減負”去除損壞部分。
線粒體分裂的位置很有講究。健康的線粒體從中間斷裂，一分為二，分子機制如教科書中所描述的那樣。另一種情況下，線粒體則會從末端進行分裂，産生一大一小兩段，其中較小的那部分顯現出很多不健康的迹象，随後被降解。
這種線粒體分裂行為很可能适用于各種哺乳動物細胞。
鳥類的嗅覺可靈了
長久以來，人們普遍持有的想法是：鳥類擁有敏銳的視覺和聽覺，甚至還有神秘的第六感“磁覺”；相比之下，嗅覺并不重要，大多數鳥類的嗅覺都很遲鈍。
而這次教科書的改寫最初來自一名國小生的細心觀察，他注意到歐洲白鹳時常會出現在正割草的田地，在低矮的草地裡找到它們愛吃的蟲子。他向德國馬克斯普朗克動物行為研究所的科學家提出了問題：白鹳怎麼知道哪裡的田地正在割草？
為了解決國小生的困惑，研究者在近期沒有割過草的田地中噴灑了三種青草味的化學物質。盡管沒有割草機的聲音，沒有割草的景象，鳥群還是從很遠的地方紛紛飛來。實驗結果清楚地表明，這些鳥完全是依靠嗅覺做出了覓食決定。
不僅是歐洲白鹳，其他鳥類也可能對植物“受傷”時散發的氣味有所反應。例如捷克生物學家在去年發表的一篇論文中描述，蘇格蘭松的針葉被松葉蜂幼蟲啃噬後，傷口釋放的揮發性化學物質，會吸引大山雀和藍山雀前來尋找毛毛蟲。
紅細胞可不隻能運氧氣
很多人從教科書中學到有關紅細胞的最深印象便是：它們在體内循環，負責向全身輸送必不可少的氧氣。然而，今年10月《科學-轉化醫學》的一項研究發現，紅細胞的工作任務比我們過去以為的更多，它們其實在免疫系統中還扮演着重要角色。
紅細胞除了攜帶氧氣，還會帶上其他細胞的DNA片段——比如來自細菌或寄生蟲的DNA，直接向免疫系統報告。像膿血症患者有超過40%的紅細胞表面會表達一種叫做TLR9的蛋白。這種受體蛋白往往與發炎有關，可以激活免疫反應。
通過表面的TLR9，紅細胞可以結合來自細菌、瘧原蟲的DNA，以及細胞受損後釋放的線粒體DNA。随着結合的DNA增多，紅細胞的結構形态會發生顯著改變。這些面目全非的紅細胞就像哨兵，能引起免疫系統的警覺，導緻被稱為巨噬細胞的免疫細胞迅速趕來。
紅細胞上結合的線粒體DNA越多的患者，往往其貧血和疾病嚴重程度也越高。新發現除了為急性發炎性貧血的患者開發新的療法外，關于紅細胞的這一新發現還可能為診斷提供新思路。
癌細胞不隻是會躲藏
我們可能經常看到教科書上描述了癌細胞的隐匿技巧，它們是如何巧妙地逃避免疫細胞的追殺，最終潛伏起來慢慢生長的。但《自然-納米技術》的一項研究完全颠覆了之前的一些設想，癌細胞不僅會躲藏，更會主動入侵免疫細胞，根本不是我們想象的一樣“慫”，隻是這種行為太過隐匿，之前從來沒有被發現而已。
▲癌細胞與T細胞之間有着納米級别的管道（圖檔來源：參考資料[3]）
美國布萊根婦女醫院的研究者将小鼠體内擷取的乳腺癌細胞與免疫細胞共同放置在培養皿，16個小時後這些細胞放置在了場發射掃描電鏡下進行觀察，結果發現，平均下來每一個癌細胞都會與T細胞形成一根納米管，每一根納米管的寬度在50-2000納米左右。
通過熒光染色标記他們親眼在顯微鏡下看到，癌細胞會不斷将T細胞的線粒體攝入到自己體内。除了搶奪線粒體，癌細胞還要瘋狂消耗周圍的氧氣。與細胞互相隔離分開的情況相比，如果存在納米管，癌細胞氧氣消耗量會翻倍，生長速度也變得很快。
這可能預示着，被偷走的線粒體可能為癌細胞生長不斷提供能量。
參考資料：
[1] L. K. METTHEW LAM et al., (2021) DNAbinding to TLR9 expressed by red blood cells promotes innate immune activationand anemia. SCIENCE TRANSLATIONAL MEDICINE DOI:10.1126/scitranslmed.abj1008
[4] Ke Xu et al., (2021) Glycolysis fuels phosphoinositide 3-kinase signaling to bolster T cell immunity. Science. DOI: 10.1126/science.abb2683
更多推薦
點個“在看”再走吧~