要想癌症好，细胞"糖衣"很关键

晨洁

转发"新醣科技"

堂堂近日通过"脸书"看到美国这位生化科学家 Carolyn Bertozzi 2016年4月在斯坦福大学TED讲坛上一个11分钟多一些的演讲视频。

她以通俗易懂的语言向大家传递了她与她团队在细胞"糖衣"与癌症方面的研究进展，挺有意思。我把她的演讲内容整理出来，同时以她的PPT增进我们的理解。

先来了解一下Carolyn Bertozzi。这位生于1966年的美国化学家，目前在斯坦福大学人类与科学院从事生物正交化学（Bioorthogonal chemistry）方面的研究，她拥有加州大学伯克利分校，哈佛大学及加州大学圣地亚哥分校的教育背景。

Carolyn Bertozzi 演讲的原标题是： What the sugar coating on your cells is trying to tell you, 到目前有47.6万人次打开过这个视屏。

她提到的细胞糖衣其实就是本公号一直在介绍的细胞表面的糖链。她说这个关于糖与癌症的话题里提到的糖不是我们一般吃的糖，不是下图里的那种糖。

细胞糖衣不是我们吃的糖

她原先跟我们很多人一样，不知道我们的细胞是被糖所覆盖包裹的，直到她在大学里听生物学教授告知后才知道。

那是上世纪八十年代的时候，人们开始知道细胞有糖衣，就像在美国流行的M&M的花生裹着巧克力，最外边有的那层糖衣，这层糖衣为了让细胞更强壮些而存在。

M&M的花生巧克力糖，外边包裹着彩色又硬的糖衣

横切图刚好形象地解释了细胞表面的糖链

但几十年后的今天，我们知道这些糖衣比我们原先理解的要复杂多了，事实上是非常复杂，以至于人类对它的研究还远远不够，可以说才刚刚开始。

她打了个比方，我们想象自己坐在一架飞机上掠过一片森林，之前我们看到的就是一片地理地貌。看到她说这个，堂堂马上想到很久以来科学家以为细胞就是像乒乓球一样表面光光的，跟高空俯视的一块绿地太像了。

而坐小飞机更低空飞行，我们能看见那些地上的树和灌木，还能看见随风摇曳的是柳树和翻起的树浪，就像现在我们知道这些细胞表面根本不是光的，而是有复杂的糖链在那里摇曳。

细胞的糖链很复杂，认识越来越清晰

她开始成为生物学家和化学家的时候，这些细胞上的"植物"成了最感兴趣的一个问题，而现在她明白这些密布细胞表面的糖衣是携带很多信息的细胞的语言。

它们要告诉我们什么呢？它们携带着一些非常重要的信息，像现在我们知道之所以血型分O、 A、 B、 AB型，就是糖链信息影响细胞表形的结果。

而知道血型有ABO差异，解决了上个世纪人类输血排异的大问题，意义非凡。

血型分O、A、B、AB型就是糖链信息影响细胞表形的结果

那糖链还想告诉我们什么？我们现在越来越知道，它可以告诉我们是否得了癌症，以及如何治疗癌症，它给出了重要的医药发展方向。

越来越多的证据证实，肿瘤细胞表面糖链与正常细胞表面糖链是不同的。除了在细胞表面扮演重要角色，糖链在生物通信及信号转导方面也发挥了重要作用。

Carolyn Bertozzi 实验室的研究发现，癌细胞表面有很多很多唾液酸（sialic acid），为什么呢？

癌细胞有很多唾液酸...又是为什么呢？

唾液酸不是我们吃的糖，这些唾液酸是９－碳单糖的衍生物，它最初由牛颌下腺粘蛋白中分离而出。此类化合物中最重要的成员是Ｎ-乙酰神经氨酸。这也是本公号反复介绍的人体必须的八种单糖之一。

癌细胞为什么表面的唾液酸比正常细胞的多很多呢？目前他们的研究发现，这跟我们身体的免疫系统有关。

免疫细胞通过"尝"来辨别细胞的好坏

如上图显示的，那个粉红色的是癌细胞，那几个绿色的是免疫细胞，按照她的理解，免疫细胞去判断细胞的好坏，靠"尝"，它们在身体里到处巡视，品尝出好坏后，把坏的吃掉，好的留下。

如果免疫系统够强，它会大口吃掉坏细胞，如果能激发免疫细胞那可以保护正常细胞，同时杀掉癌细胞，可以帮助治愈癌症。现在已经有一些药剂是以此为基础研制出来的。

唾液酸让免疫细胞休眠

而细胞表面如果覆盖了厚厚的唾液酸的话，免疫细胞的蛋白质接触到唾液酸会让免疫细胞尝的味道很好，得到这个细胞是好细胞的判断，从而让免疫细胞休眠而放过癌细胞。

那如果能像割草机一样把这些厚厚的唾液酸割掉，露出癌细胞本来的坏味道，免疫细胞就不会误判，这可能发展出治愈癌症的新路径。她的团队在发展的就是这类新药。

她借去年３月新闻报道美国前总统吉米 卡特的例子说明，癌症治疗之路已经走在堪比盘里西林发现后开启抗生素治疗肺炎的时代，这让我们很激动，我们已经和癌症抗争了很久且以为我们几乎要打不过它了。

堂堂来小结一下，通过Carolyn Bertozzi 这个演讲，又一次让我们懂得了所有细胞都带有一层糖衣，它们与包裹在细胞膜内的蛋白质或脂质分别组成了结构多样的糖蛋白和糖脂，参与受精、着床、分化、发育、免疫、感染、癌变、衰老等多细胞生命的全部过程。

通常糖蛋白和糖脂的糖部分称为聚糖（glycan)，又称为糖链或寡糖。聚糖无处不在。

聚糖

糖类、核酸、蛋白质及脂类是组成生物体的四类基本生物大分子。糖所承载的潜在信息量大大超过了任何其他大分子，也是细胞间"甜蜜"的语言。

影响人类健康的每种疾病都与糖密切相关，科学家要做的就是听懂这些细胞的语言并顺势而为。

如肿瘤的发生往往伴随细胞表面糖链的异常高表达，就像Carolyn Bertozzi 研究指出的，癌细胞上的唾液酸多很多；并且这些糖链的变化与肿瘤的恶化、转移等密切相关，她团队正在利用这些发现来发展抗癌新糖药。

由于多数以糖类为基础的药物的作用位点是在细胞表面，而不进入细胞内部，因此，这类药物对于整个细胞，进而对整个机体的干扰，要比进入细胞核、细胞质内的药物小得多。

就这点而言，糖药物是副作用最小的药物。（《糖化学基础》，陈国荣主编，2009.01）

聚糖的结构远比核酸和蛋白质复杂，携带的信息也超过其他任何大分子

2001年，人类基因组计划顺利完成，但是人们并未因此完全解读复杂的生命现象。

目前的研究表明，人类的基因估计只有3万个左右，大大低于过去认为的10万个基因的数目。

毫无疑问，这3万个基因本身所携带的信息远远不足以调控人体这样一个异常复杂的动态系统。

除了核酸和蛋白质之外，生命现象的另一个奥秘就是糖，糖包含着庞大的信息。

醣质营养素包含人体必须的八种单糖

按照美国国家科学院的报告《转化糖科学：未来的风向标》(科学出版社，2015.6）所言，目前，由于受到现有方法的限制，低水平表征糖链复杂结构，实时跟踪研究细胞表面的糖基化几乎是做不到的。

糖链结构的多样性使全面描述细胞表面的糖组（即被覆在细胞表面的全部糖链）成为不可完成的任务，大大超出了当前技术能力范畴。

尽管如此，科学界一直在努力。继基因组学、蛋白质组学后，"后基因组时代"的"糖组学"正在成为下一个热点。

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