Cancer Cell:人體代謝廢物「2HG」致癌之謎

神經膠質瘤和白血病是惡性程度最高的人類腫瘤之一，已對人類的生存造成極大威脅。復旦大學生物醫學研究院博士研究生徐薇和楊輝，在該院分子細胞生物學研究室團隊專家熊躍、管坤良和趙世民3位教授指導下，經潛心研究，終於發現一種名叫「2HG」的人體代謝物誘發神經膠質瘤和白血病的作用機制，這一新突破已於1月18日作為封面文章發表在腫瘤研究的國際頂級期刊《癌細胞》(Cancer Cell)上。

課題領銜專家趙世民介紹，代謝是生命運轉的基本過程。人體攝入的葡萄糖，在正常的情況下應該在體內被轉化的能量，通過二氧化碳的方式排出，如果代謝不平衡，多餘的葡萄糖從尿液裡面排出，就形成糖尿病。腫瘤也是由於代謝不平衡產生的疾病。

在人體的每一個代謝步驟中，都需要酶的作用。此前的研究顯示，一種異檸檬酸脫氫酶的基因變化，會產生一種名叫2HG的代謝物。當這種代謝垃圾積累到一定程度，就會引發代謝問題，促進正常細胞向癌細胞的轉化。但2HG致癌的作用機制卻是一個謎團，揭開這個謎團對於癌症、尤其是神經膠質瘤和白血病的發生及治療具有重要作用。

趙世民教授（中）和他的研究團隊成員徐薇（右2）、楊輝（左2）等在實驗室

課題組在研究中發現，2HG的累積可以直接抑制人體內可控制多種細胞功能的生物酶。這種雙加氧酶的活力降低後，會改變細胞的增殖和生長方式，進而誘發腫瘤。人細胞內的組蛋白甲基化水平高低是由組蛋白去甲基化酶的活力來控制，控制得好，人不會罹患癌症，反之，易患癌症。

《癌細胞》期刊表示，復旦大學生物醫學研究院研究團隊這一研究成果的重要性在於發現了以人體內「代謝物」為核心、眾多雙加氧酶參與、控制癌細胞發生和惡變的新途徑。這一發現可能對尋找新的神經膠質瘤治療靶點有積極的作用。

據專家介紹，神經膠質瘤治療沒有特效藥，以手術治療為主，這一研究為包括神經膠質瘤在內的多種人類腫瘤的藥物治療提供了新的靶點與幹預方向。（生物谷Bioon.com）

生物谷推薦原文出處：

Cancer Cell  doi:10.1016/j.ccr.2010.12.014

Oncometabolite 2-Hydroxyglutarate Is a Competitive Inhibitor of α-Ketoglutarate-Dependent Dioxygenases

Wei Xu, Hui Yang, Ying Liu, Ying Yang, Ping Wang, Se-Hee Kim, Shinsuke Ito, Chen Yang, Pu Wang, Meng-Tao Xiao, Li-xia Liu, Wen-qing Jiang, Jing Liu, Jin-ye Zhang, Bin Wang, Stephen Frye, Yi Zhang, Yan-hui Xu, Qun-ying Lei, Kun-Liang Guan, Shi-min Zhao, Yue Xiong

Highlights

2-HG is a weak competitive inhibitor of α-KG-dependent dioxygenases

2-HG inhibits histone demethylases and TET 5-metyhlcytsine hydroxylases

Mutant IDH1 and 2-HG inhibits multiple α-KG-dependent dioxygenases

Mutant IDH1 and 2-HG alters genome-wide histone and DNA methylation

Summary

IDH1 and IDH2 mutations occur frequently in gliomas and acute myeloid leukemia, leading to simultaneous loss and gain of activities in the production of α-ketoglutarate (α-KG) and 2-hydroxyglutarate (2-HG), respectively. Here we demonstrate that 2-HG is a competitive inhibitor of multiple α-KG-dependent dioxygenases, including histone demethylases and the TET family of 5-methlycytosine (5mC) hydroxylases. 2-HG occupies the same space as α-KG does in the active site of histone demethylases. Ectopic expression of tumor-derived IDH1 and IDH2 mutants inhibits histone demethylation and 5mC hydroxylation. In glioma, IDH1 mutations are associated with increased histone methylation and decreased 5-hydroxylmethylcytosine (5hmC). Hence, tumor-derived IDH1 and IDH2 mutations reduce α-KG and accumulate an α-KG antagonist, 2-HG, leading to genome-wide histone and DNA methylation alterations.