癌症，作為全球疾病負擔的主要來源，一直是科學研究的重點與挑戰。多年來，科學家們致力於揭開癌細胞代謝異常的秘密，尋求有效的治療途徑。本篇內容希望不僅能夠深化讀者對癌細胞代謝的理解，也能啟發更多思考與討論，共同推動抗癌研究的進步。
癌細胞的糖代謝方式為何與正常細胞不同？這個問題長期以來困擾著科學家，而最新研究揭示了一個關鍵分子：硫化氫（H₂S）。研究指出，硫化氫能改變癌細胞內重要蛋白質的結構，促使其攝取更多糖分，加速腫瘤生長。這一發現為癌症治療帶來了全新方向。
癌細胞的糖代謝：Warburg效應的背景
這張圖片說明了 Warburg效應，即癌細胞代謝的特徵性轉變
正常細胞 (Normal Cell) | 癌細胞 (Cancer Cell) |
代謝過程：
| 代謝過程：
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能量效率：
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百年前的一項研究中觀察到，癌細胞即使在氧氣充足的環境下，仍傾向於使用糖酵解作為主要代謝方式。這種低效率的能量生成途徑使癌細胞能快速合成DNA、RNA及蛋白質，以滿足腫瘤增殖的需求。
糖酵解（Glycolysis）是一種在細胞質中進行的代謝過程，將葡萄糖分解為丙酮酸，並釋放少量能量。
然而，為何癌細胞偏好糖分，始終缺乏完整的解釋。近期研究由清大生技所林愷悌副教授與生資所鄭惠春副教授領導，揭示硫化氫在這一過程中的核心角色。他們發現，癌細胞分泌的硫化氫可以對丙酮酸激酶M2（PKM2）發出訊號，使其解離為低活性的形式，從而加速糖代謝。
丙酮酸激酶M2（PKM2）是一種參與糖酵解的酶，其活性調節影響細胞如何利用葡萄糖。
硫化氫( Hydrogen Sulfide)的雙面角色
硫化氫是一種內源性氣體分子，通常參與血管舒張和抗炎等生理過程。然而，在癌細胞中，其濃度異常升高，對PKM2的特定位點（Cys326）進行硫化作用。這種結構改變降低了PKM2的酶活性，導致更多的葡萄糖被用於生物合成，而非能量生成，進一步推動腫瘤增長。這如同物流系統中的條碼標記，硫化氫對PKM2的特定位點進行標記後，改變了其結構和功能，徹底改寫了癌細胞的糖代謝路徑。
硫化作用（Sulfhydration）是指硫化氫分子與蛋白質的硫醇基團（-SH）結合，改變其結構和功能。
研究的關鍵發現
化學結構的變化
硫化氫通過硫化作用改變PKM2的結構，誘導其解離為低活性的形式。
基因編輯的突破
研究團隊透過基因編輯技術，阻止硫化氫對PKM2的硫化標記，成功穩定PKM2的四聚體結構，恢復癌細胞的有氧呼吸能力。
代謝方向的重新編程
突變穩定的PKM2促使癌細胞重新利用氧化磷酸化進行代謝，顯著抑制腫瘤生長。
基因編輯（Gene Editing）是一種改變DNA序列的技術，用於研究特定基因的功能或開發治療策略。
氧化磷酸化（Oxidative Phosphorylation）是細胞內線粒體產生能量的主要方式，效率比糖酵解高得多。
實驗方法與技術
研究者利用質譜技術精確檢測PKM2的硫化位點，並結合細胞與動物模型驗證其對代謝和腫瘤生長的影響。基因編輯技術的應用更進一步證明穩定PKM2結構的策略具有潛在的臨床價值。
臨床意義與未來展望
硫化氫在癌細胞代謝中的雙面性為治療癌症提供了新的方向。穩定PKM2四聚體結構的策略不僅顯示出抑制腫瘤增長的潛力，更為新型抗癌藥物的開發奠定了基礎。未來，基於這一機制的藥物可能為癌症患者提供更多的治療選擇。
結語
通過研究硫化氫對PKM2的影響，我們對癌細胞代謝重編程的理解邁出了重要一步。這不僅揭示了癌症發展的內在機制，也為抗癌治療開闢了新的可能性。減少糖的攝取可能在某些情況下對癌症控制有幫助，但需謹慎對待，避免過度限制而導致其他健康問題。期待更多後續研究，將這一發現轉化為臨床應用。
減少糖的攝取是否對癌症控制有幫助？
這是一個複雜的問題，涉及到癌細胞代謝特徵以及人體整體營養需求的平衡。以下是基於現有研究的分析：
糖與癌細胞代謝的關聯
癌細胞偏好糖酵解：如文中提到的Warburg效應，癌細胞即使在有氧環境下也主要依賴糖酵解，將葡萄糖轉化為乳酸以支持快速增殖。
糖攝取減少的理論基礎：理論上，減少糖分攝取可能會降低癌細胞的主要代謝燃料供應，抑制腫瘤增長。
低糖飲食與癌症的研究
生酮飲食（Ketogenic Diet）：生酮飲食是高脂肪、低碳水化合物的飲食模式，通過迫使身體使用脂肪而非糖作為能量來源來改變代謝環境。一些研究表明，這種飲食可能對某些癌症類型具有輔助治療效果。
限制糖的實驗：動物模型研究顯示，低糖飲食可能會減緩某些腫瘤的生長，但在人類中尚無確定的結論。
潛在的局限與風險
營養不良的風險：癌症患者通常已面臨體重減輕與營養不良問題，過度限制糖分可能進一步惡化這種情況。
多樣化代謝路徑：癌細胞可以靈活適應不同的代謝燃料，例如胺基酸和脂肪，因此僅僅限制糖可能不足以完全抑制腫瘤增長。
臨床建議
個人化策略：糖的攝取是否需要減少應根據患者的癌症類型、病情階段及整體健康狀況進行評估。
整體營養平衡：與其極端減少糖分，不如採用均衡的低碳或抗炎飲食，富含蔬菜、蛋白質和健康脂肪，以支持免疫系統和整體健康。
見問題QA
什麼是硫化氫 (H₂S)?
硫化氫是一種具有臭雞蛋味的氣體，近年來研究發現它在人體內作為信號分子，參與多種生理過程。
硫化氫與癌症有什麼關係？
硫化氫可以調節癌細胞的糖代謝途徑，影響其能量生成和生長速度，為癌症治療提供新的思路。
癌細胞的糖代謝有什麼特別之處？
癌細胞通常表現出「有氧糖酵解」，即使在有氧條件下仍然主要通過糖酵解途徑產生能量，從而快速獲取能量並增殖。
硫化氫如何影響癌細胞的糖代謝？
硫化氫可能通過影響糖酵解相關酶的活性，改變癌細胞的代謝路徑，從而干預其能量生成和增殖。
為什麼硫化氫可能成為癌症治療的新途徑？
研究表明，通過調控體內硫化氫的水平，可以抑制癌細胞的糖代謝和生長，因此有潛力用於癌症治療。
目前硫化氫療法是否已用於臨床？
目前硫化氫在癌症治療中的應用仍處於研究階段，需要更多實驗和臨床試驗來驗證其可行性和安全性。
未來硫化氫相關療法有哪些發展可能性？
硫化氫可能作為癌症治療的新輔助手段，但還需要進一步研究其機制及最佳應用方式，並解決安全性問題。