癌細胞依靠原始的能量產生途徑來增殖和擴散

為了加速它們的快速增殖，腫瘤細胞依賴于糖酵解，這是一種原始的代謝途徑，癌癥很容易利用它來獲得能量來生長和擴散。

糖酵解是活細胞產生能量的古老形式。它已經存在了數十億年，在地球上積累氧氣之前就出現了，是地球上原始生命形式的能量生產類型。

這個過程包括葡萄糖分解為細胞代謝活動提供能量。細菌利用糖酵解，更復雜的生物如植物和動物也是如此。然而，后者已經發展出更復雜的能源生產形式，盡管它仍然有糖酵解與較低的能源產量。例如，電子傳遞鏈比糖酵解產生更多的ATP能量分子。然而，許多類型的腫瘤細胞優先利用糖酵解來提供足夠的能量進行生長和增殖。

英國南安普頓大學醫學院癌癥科學組的Jeremy Blaydes和Charles N. Birts報告說，癌癥細胞中的高糖酵解率仍然是許多人類腫瘤的一個公認特征。能量產生過程為癌細胞提供代謝物，這些代謝物可作為合成代謝途徑的前體。

在發表于Science Signaling雜志上的文章中，Blaydes和Birts以及一組癌癥研究人員發現，在體外乳腺癌模型中，他們能夠發現一些令人吃驚的新東西--他們稱之為糖酵解應激反應，涉及p53。p53基因攜帶著一種叫做腫瘤蛋白p53的蛋白質的DNA藍圖。這種蛋白質在調控細胞活動，如細胞分裂和細胞死亡等方面起著關鍵作用。研究早就表明，p53的突變會讓癌細胞生長和擴散。

Blaydes和Birst在Science Signaling中寫道："基本的好氧糖酵解--Warburg效應--是癌癥細胞的一個特征，通常是由癌基因和抑癌基因的突變引起的。它對腫瘤細胞有多種后果，包括產生ATP的能力，ATP的產生減少了對氧氣的依賴，從而減少了線粒體電子傳遞鏈產生的具有潛在破壞性的活性氧(ROS)。"

20世紀20年代，Otto Warburg證明，即使在不需要氧氣的情況下，培養的癌細胞也有很高的葡萄糖攝取和乳酸分泌率。這三種特性--葡萄糖攝取、乳酸分泌和無氧創造能量，是Warburg效應的標志。

Warburg是20世紀初的德國科學家，他首先研究了海膽卵，但在1923年將注意力轉向了老鼠腫瘤。這一轉變對癌癥生物學的學科產生了持久的影響，尤其是在理解腫瘤細胞的能量產生和使用方面。Warburg注意到癌細胞通過從宿主血液中吸收大量葡萄糖來促進自身生長。今天，正電子發射掃描可以通過定位人體細胞消耗大量葡萄糖的區域來幫助識別癌癥。這些細胞很容易被認定為癌細胞，因為它們對葡萄糖的貪得無厭。

此外，癌細胞總是選擇古老的代謝途徑--糖酵解--來產生能量。Warburg意識到，癌細胞已經找到了一種方法，通過開發地球上古老的能量生產形式來確保它們的生存。據估計，80%的癌癥都存在Warburg效應。

現在，南安普頓大學的研究小組通過研究p53，對癌細胞的能量產生有了新的認識。研究人員發現，這種蛋白質是由癌細胞中的"需氧糖酵解"來調控的。這是進一步介導的CtBP家族的NADH依賴的轉錄調控，這是Warburg從來沒有預料到的。研究小組寫道："通過為氧化戊糖磷酸途徑提供葡萄糖-6磷酸，糖酵解還能促進生成還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，從而為活性氧物種保護途徑提供還原性當量。"