精氨酸是一種由我們身體自然產生的氨基酸，在我們吃的魚、肉和堅果中含量豐富。然而，《科學進展》雜誌的最新研究顯示，精氨酸也是癌細胞的一種必要營養物質。餓死它們有可能使腫瘤更容易受到身體自然免疫反應的傷害。

來自Sohail Tavazoie的系統癌症生物學實驗室的研究人員發現，在各種人類癌症中，這種氨基酸變得有限，促使這些細胞尋求一種巧妙的遺傳變通辦法：當精氨酸水平下降時，它們會操縱它們所掌握的蛋白質，以便更有效地吸收精氨酸和其他氨基酸。值得注意的是，為了保持增長，它們會誘發突變，減少對精氨酸的依賴。

第一作者丹尼斯-許（Dennis Hsu）說：”這就像你有一套樂高玩具，你想建造一架漂亮的飛機模型，但你用完了正確的積木塊，如果你改變過了藍圖，剛好不需要缺失的那種積木，那麼你可能就是對的。”他曾是塔瓦佐伊實驗室的成員，現在是匹茲堡大學醫學中心（UPMC）希爾曼癌症中心的醫生科學家。

精氨酸與癌症的聯繫

在細胞層面上，精氨酸在各種過程中發揮著作用，從氮廢料處理到蛋白質合成。Hsu說，它也是少數幾種已被證明能調節免疫細胞對癌症和其他各種免疫學觸發因素反應的氨基酸之一。

例如，它的缺乏與克羅恩病、潰瘍性結腸炎、炎症性腸病或幽門螺桿菌感染患者的發炎組織有關，這些組織的精氨酸水平可能很低。如果患有這些疾病的人沒有得到治療，他們患胃癌或結腸癌的風險更高。

研究人員發現了精氨酸與癌症的聯繫，這是一項關於密碼子的大型研究的一部分，密碼子是DNA鹼基的三聯體，每個密碼子都包含產生單一氨基酸的配方。在梳理癌症基因組圖譜時，Hsu記錄了數以千計的密碼子突變實例，但在所有癌症中，有一種突顯出來：精氨酸密碼子，它們在突變過程中丟失的數量遠遠超過它們本應丟失的。胃癌和結直腸癌顯示出最引人注目的缺陷。

不過，研究人員不知道最初的精氨酸下降的狀況是如何產生的。”我們認為一些癌症是在低精氨酸的條件下發展起來的，並在他們的DNA中攜帶了這段歷史，”Hsu說。

細胞營養不良

Hsu和他的合著者在實驗室里花了幾個月的時間培養癌細胞，然後讓它們餓著精氨酸。當他們讓這些細胞經歷多輪的細胞營養不良時，癌細胞開始變異，因為它們嘗試了不同的方法來確保獲得新的必需品的供應。並非所有這些策略都有效。一種成功的方法是增加氨基酸轉運蛋白的數量，使細胞能夠更有效地吸收精氨酸和其他氨基酸。但即使是這些功能性的複製品也往往是微薄的來源。同時，錯誤隨著細胞的複製而加劇，導致基因組的變化，如突變的基因和錯誤形狀的蛋白質。

在另一個實驗中，Hsu發現產生氨基酸的密碼子的突變數量增加，這些氨基酸在癌細胞的環境中更為豐富。這些突然變得對癌細胞更有吸引力，它們似乎在努力利用它們所擁有的東西–就像用冰箱裡偶然出現的一些隨機物品拼湊出一頓飯，研究人員通過這種所謂的定向進化將特定的營養物質與特定的DNA變化聯繫起來。

從紅旗到靶心

有趣的是，這種哄騙密碼子為其服務的能力有可能導致癌細胞的滅亡。這是因為在營養不良的情況下試圖維持自己的生命的過程中，細胞積累瞭如此多的突變，以至於它們可能開始在免疫系統看來非常奇怪。

Hsu說：”由於所有的突變，你有一堆隨機的、看起來不正常的蛋白質，而這些更有可能被免疫系統識別為不應該存在的東西。一旦發生深度突變，精氨酸匱乏的癌細胞可能已經能夠在免疫系統的雷達下飛行，現在可能會向免疫系統揮舞著破舊的紅旗。”

這一發現對免疫療法有潛在的影響。Hsu說：”通過餓死一個癌細胞，也許你可以促進新的突變，然後可以被免疫系統識別。我們還沒有對此進行測試，但這將是一個非常酷的嘗試。”