为加强与国内外科研机构以及高校的合作交流,提升我所基础研究的内涵,2022年6月5日9时邀请了美国佐治亚大学的徐鹰教授作为主讲以“生存压力、代谢重编程及疾病临床表现”为主题进行了线上学术沙龙。科技中心-基础研究部研究人员、临床医师及研究生在线聆听了本次讲座。讲座由科技中心基础研究部彭亮主任主持。

彭亮主任首先介绍了徐教授的基本情况,徐教授是国际著名计算生物学家、生物信息学专家,长期致力于癌症生物信息学、微生物信息学和结构生物信息学等相关领域的研究。在生物信息学领域做出了重要的贡献。

徐教授首先介绍了TCGA,GEO,以及GTEx等几个重要数据库在肿瘤研究中的应用,概述了运用差异表达分析、共表达分析、通路富集及分类分析等方法研究目标基因在肿瘤及对照组织中的分析思路。随后,以6个典型研究案例开启了今天的主题报告:差异表达的基因数对于预测肿瘤患者生存期的作用;预测肿瘤在血液中的标识物;为什么年龄大了反而不容易患肿瘤;为什么有的肿瘤的瘤体是弥散性的而有的是形成致密的瘤体;是什么驱动了肿瘤的持续增殖;肿瘤生存压力与代谢重编程。这些案例引导大家从一个全新的角度去思考肿瘤的本质,肿瘤发生的内在驱动因素是什么。接着,徐教授从细胞类型转化的角度介绍了细胞极性、基因组突变、对称性增殖和肿瘤本质的基本概念,指出细胞表面的高负电荷的唾液酸蛋白是导致肿瘤细胞转移的可能因素之一。

徐教授还从肿瘤进化环境的角度,为大家介绍了慢性炎症、乏氧、氧化压力、铁代谢异常和酸碱失衡与肿瘤的密切联系。徐鹰教授从历史前人的角度引出了癌症发展中的一些主流观点,指出了其中的一些局限性。由于持续炎症及铁积累,产生大量的OH-,导致芬顿反应。癌细胞利用核苷酸合成快速消耗糖酵解ATP以产生H+以中和由芬顿反应产生的OH-。瓦博格效应可以产生大量的H+,但因为低效产生能量,因此需要大量的葡萄糖。通过分析肿瘤细胞的生物化学反应,可以发现肿瘤代谢重编程过程都倾向于生成更多的氢离子,而肿瘤细胞pH值仍偏碱性的事实让我们注意到过氧化氢在铁离子催化下生成羟基和羟自由基的反应的重要性,而过氧化氢和铁离子的存在为免疫细胞和红细胞在肿瘤微环境中的扮演的角色提供了线索,指出铁离子可能在肿瘤的发生发展中起重要作用,并且可能是男性女性肿瘤发病率差异的原因之一。

最后,徐教授指出:疾病生物学是在极端条件下,持续的应激反应生物学,为了能在所面临的极端条件下生存下来,细胞不得不改变正常的代谢方式,这就产生了代谢重编程。

徐教授从物理、化学、代谢的角度,反应动力学的角度,以及“平衡态”的角度,而不单纯是生物学的角度去解释了肿瘤的诸多表征及现象,为我们理解肿瘤提供了一种全新的思路,这种“平衡态”的思路对于理解和解释其他的疾病模型也同样具有极大的启发作用。

讲座后,徐教授耐心而细致地解答了左先波主任、朱广迎主任、夏启胜老师的提问,大家都觉得受益匪浅,尤其是徐教授提出的创新性的假想让大家耳目一新,深受启发,大家一致表示会后多展开交流,争取开展深入的合作。

供稿:夏启胜、刘虹麟

审校:邓婷婷、彭亮