由加里·j·帕蒂(Gary J. Patti)领导的《艺术与科学》(Arts & Sciences)杂志的研究人员建立了一种方法，可以观察肿瘤中营养物质的使用频率。新方法为潜在的治疗策略提供了线索。

图像:肿瘤脑的空间代谢组学图像。

来源:圣路易斯华盛顿大学

肿瘤是由快速增殖的癌细胞组成的。了解是哪些生化过程推动了它们的持续生长，可以为找到治疗目标提供线索。

圣路易斯华盛顿大学的研究人员已经开发出一种技术，可以从另一个维度研究肿瘤的生长。科学家们建立了一种新的方法来观察营养物质在组织中的空间分布。

通过使用这种多维成像方法，他们确定了脑癌中活动独特升高的通路，为潜在的治疗策略提供了线索。这项研究发表在5月19日的《自然通讯》杂志上。

“我们弄清楚了如何直接从组织的离散区域推断生化反应的速度，” Gary Patti说，他是迈克尔和塔娜·鲍威尔艺术与科学化学教授，也是医学院的医学教授。

人类生物学本质上是三维的。新兴的空间生物学领域旨在通过对基因、蛋白质和代谢物的位置进行成像来捕捉这种几何形状。Patti及其同事报告的方法将空间分析扩展到通量，即分子在细胞内转化的速率。

“其他技术基本上提供了生物化学的路线图。我们的目标是增加一个测量不同道路上交通流量的速度，” Gary Patti说。

根据 Gary Patti的类比，这种新方法类似于谷歌地图的功能，即使用绿色和红色来指示给定街道上的汽车密度。

利用胶质母细胞瘤(一种致命的人类脑癌)的小鼠模型，研究人员绘制了“肿瘤生态系统”的高分辨率地图。这使他们能够分辨出哪些分子位于大脑的哪些部分，以及这些分子转化为其他东西的速度有多快。

研究结果揭示了脑肿瘤中的癌细胞如何获得脂肪的基本成分——脂质。

脂质是构成细胞最外层即细胞膜所必需的物质。当癌细胞繁殖时，它们需要脂质来包裹新细胞。Patti之前的研究表明，癌细胞更倾向于从局部环境中清除脂质。但那是当癌细胞在培养基中与脂质分离培养时。

这项新的研究表明，大脑中的癌细胞倾向于制造而不是吸走它们繁殖所需的脂质。

“大脑是一个独特的环境。脂质的可用性比肿瘤所在的其他组织更有限，” Gary Patti解释说。

脑肿瘤中一些脂质合成的速度比周围健康组织高8倍。尽管增加的确切幅度各不相同，但令人惊讶的是，这种模式在整个肿瘤的癌细胞中是一致的。

“单个肿瘤可以跨越多个不同的环境。中心可能是缺氧的，而外部与健康组织接触，你可能已经预测到这些不同区域之间的差异，但我们没有观察到任何这样的模式。”

这一发现很重要，因为知道脑肿瘤中的癌细胞依靠相同的生化途径来促进它们的生长，意味着科学家可以针对它来减缓或阻止疾病的进展。

“当一条通路更活跃时，它的通量就会上升。这使它成为治疗干预的一个很好的候选者，我们对测试脂肪酸延伸损伤是否能有效治疗小鼠疾病模型感到兴奋。”

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Using mass spectrometry imaging to map fluxes quantitatively in the tumor ecosystem

来源 | AAAS

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