南方科技大学洪鑫/罗伟仁团队提出循环肿瘤细胞的“抗Warburg效应”

近日，南方科技大学医学院洪鑫课题组联合南方科技大学第二附属医院（深圳市第三人民医院）/国家感染性疾病临床医学研究中心罗伟仁团队在老年医学领域国际权威期刊 Aging and Disease 上发表了题为：A Potential “Anti-Warburg Effect” in Circulating Tumor Cell-mediated Metastatic Progression? 综述论文。

该综述回顾了“Warburg效应”与氧化磷酸化（OXPHOS）在癌症进程中的作用，并对单个循环肿瘤细胞（CTC）转录组研究的生物信息学分析中发现几种重要的癌症类型中OXPHOS途径基因的富集程度显著高于糖酵解，由此首次提出循环肿瘤细胞（CTC）中存在“抗Warburg效应”。

代谢重编程是癌症的一个重要特征，其中“Warburg效应”一直以来是癌症代谢领域的研究热点。广为人知的是，“Warburg效应”可以有效地抑制OXPHOS通量，研究人员对CTC中二者的相对强度进行了分析。结果发现，在一些重要的癌症包括黑色素瘤、前列腺癌、肺腺癌和乳腺癌的单细胞CTC转录组当中，CTC似乎更依赖OXPHOS而不是糖酵解代谢途径（图1）。他们将这一有趣现象称之为CTC“抗Warburg效应”（AWE）。

图1：癌症CTC中存在“抗Warburg效应”

研究团队对“抗Warburg效应”与癌症患者进展的相关性进行了进一步评估，结果发现，黑色素瘤与前列腺癌进展组中单个CTC的“抗Warburg效应”值明显更高（图2）。

图2：CTC“抗Warburg效应”与癌症进展有关

最后，研究团队提出了CTC“抗Warburg效应”假说模型（图3）：在原发肿瘤（阶段①）中，癌细胞可能利用“Warburg效应”促进细胞增殖，其中糖酵解通量超过OXPHOS。在过渡到CTC（阶段②）时，转向“抗Warburg效应”为主的代谢表型转换，其特征是与糖酵解相关的线粒体OXPHOS活性增强。当外渗并到达远处转移部位（阶段③）时，可能会发生进一步的代谢重编程。

图3：癌症转移中CTC“抗Warburg效应”模型

罗伟仁认为，癌症是一个多维时空“生态进化合一”的病理生态过程，依据Bronfenbrenner生态系统理论，癌症的发生发展亦可大致划分为正常细胞-癌前病变-原发癌细胞（微观系统）以及周边微环境（中间系统）、循环肿瘤细胞（外层系统）以及转移癌细胞（宏观系统）等嵌套层次。总而言之，CTC“抗Warburg效应”模型为癌症演进中面临的选择压力所引起的进化动力学改变带来一个新的思考。

课题组研究生江卓峰、何家棚、张斌羽为论文共同第一作者，罗伟仁研究员、胡坚杨博士、洪鑫教授为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委外国优青项目、面上项目、广东省自然科学基金面上项目以及深圳市科创委面上项目等支持。