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热门主题报告 / 癌症研究

本报告由 MaltSci•麦伴科研 基于最新文献和研究成果撰写

癌症代谢在肿瘤生长中的作用是什么？ ​

摘要 ​

肿瘤代谢在癌症生物学中的重要性日益凸显，癌细胞通过重编程其代谢途径来适应微环境，从而促进肿瘤的生长和转移。研究表明，癌细胞与正常细胞在代谢方式上存在显著差异，尤其是在糖酵解、脂肪酸代谢和氨基酸代谢方面。癌细胞通常表现出更高的糖酵解率，即使在氧气充足的情况下仍倾向于通过无氧糖酵解生成乳酸，这一现象被称为“沃堡效应”。此外，肿瘤微环境中的代谢物也会影响免疫细胞的功能，导致免疫逃逸现象的发生。针对肿瘤代谢的治疗策略正在不断发展，代谢抑制剂的研究显示出良好的前景，能够有效抑制肿瘤细胞的增殖和生存。综述系统探讨了癌症代谢在肿瘤生长中的作用，分析了主要代谢途径的影响及其与肿瘤微环境的相互作用，讨论了癌症代谢作为治疗靶点的潜力，并展望了未来的研究方向与挑战。通过对这些内容的全面梳理，本文旨在为肿瘤代谢研究提供新的视角，促进相关领域的进一步探索与发展。

大纲 ​

本报告将涉及如下问题的讨论。

  • 1 引言
  • 2 癌症代谢的基本概念
    • 2.1 代谢重编程的定义与机制
    • 2.2 癌细胞与正常细胞代谢的比较
  • 3 主要代谢途径在肿瘤生长中的作用
    • 3.1 糖酵解及其在肿瘤中的重要性
    • 3.2 脂肪酸代谢与肿瘤进展
    • 3.3 氨基酸代谢对肿瘤微环境的影响
  • 4 癌症代谢与微环境的相互作用
    • 4.1 代谢物对肿瘤微环境的调节
    • 4.2 免疫细胞与肿瘤代谢的关系
  • 5 癌症代谢作为治疗靶点的潜力
    • 5.1 代谢抑制剂的研究进展
    • 5.2 临床试验中的代谢靶向治疗
  • 6 未来研究方向与挑战
    • 6.1 新技术在代谢研究中的应用
    • 6.2 个体化治疗与代谢靶向
  • 7 总结

1 引言 ​

肿瘤代谢在癌症生物学中的重要性日益凸显，随着研究的深入，科学家们逐渐认识到，癌细胞通过重编程其代谢途径来适应微环境，从而促进肿瘤的生长和转移。传统的肿瘤学研究多集中于遗传和表观遗传学因素，而对代谢的关注相对较少。然而，近年来，肿瘤代谢的研究迅速发展，揭示了癌细胞如何利用不同的营养物质、代谢途径和信号通路来满足其增殖和存活的需求[1][2]。这一领域的研究不仅为理解肿瘤生物学提供了新的视角，也为开发新的治疗策略提供了潜在的靶点。

肿瘤代谢的基本概念涉及癌细胞与正常细胞在代谢方式上的显著差异。癌细胞往往依赖于糖酵解，即使在氧气充足的情况下仍然进行乳酸发酵，这一现象被称为“沃堡效应”[3]。此外，癌细胞在氨基酸和脂肪酸的代谢上也表现出独特的适应性，这些代谢重编程使得癌细胞能够在恶劣的微环境中生存并繁殖[4][5]。这种代谢的改变不仅是癌细胞生长的驱动力，也在肿瘤微环境中发挥着关键作用[6][7]。

研究表明，肿瘤代谢的改变不仅影响癌细胞本身，还通过与肿瘤微环境中的其他细胞（如癌相关成纤维细胞和免疫细胞）之间的相互作用，进一步促进肿瘤的进展[8][9]。例如，癌相关成纤维细胞通过改变其代谢模式，为癌细胞提供必要的营养物质和能量，从而支持肿瘤的生长和转移[6]。此外，肿瘤微环境中的代谢物也会影响免疫细胞的功能，导致免疫逃逸现象的发生，这为肿瘤的持续生长提供了便利条件[4][10]。

在肿瘤代谢作为治疗靶点的潜力方面，近年来的研究表明，针对肿瘤代谢的治疗策略正在不断发展。例如，代谢抑制剂的研究显示出良好的前景，能够有效抑制肿瘤细胞的增殖和生存[1]。临床试验中也开始探索代谢靶向治疗的应用，以期提高治疗效果并降低耐药性[5]。

本综述将系统探讨癌症代谢在肿瘤生长中的作用，首先介绍癌症代谢的基本概念，包括代谢重编程的定义与机制，以及癌细胞与正常细胞代谢的比较。接着，将重点分析主要代谢途径在肿瘤生长中的作用，包括糖酵解、脂肪酸代谢和氨基酸代谢的影响。此外，综述将探讨癌症代谢与微环境的相互作用，尤其是代谢物对肿瘤微环境的调节以及免疫细胞与肿瘤代谢的关系。最后，文章将讨论癌症代谢作为治疗靶点的潜力，包括代谢抑制剂的研究进展和临床试验中的代谢靶向治疗，同时展望未来的研究方向与挑战。通过对这些内容的全面梳理，本文旨在为肿瘤代谢研究提供新的视角，促进相关领域的进一步探索与发展。

2 癌症代谢的基本概念 ​

2.1 代谢重编程的定义与机制 ​

癌症代谢是指肿瘤细胞通过改变其代谢途径来支持其快速生长和增殖的过程。这种代谢重编程使肿瘤细胞能够在营养匮乏和氧气不足的微环境中生存，并满足其生物能量和生物合成的需求。代谢重编程被认为是癌症的一个重要特征，并且在肿瘤的发生和发展中发挥着关键作用。

代谢重编程的定义是肿瘤细胞根据其生长需求和微环境变化，动态调整其代谢途径的过程。这个过程受到多种因素的调控，包括癌基因、肿瘤抑制基因、细胞生长因子的变化以及肿瘤与宿主细胞的相互作用[11]。代谢重编程涉及多个代谢途径，包括糖酵解、脂质代谢和氨基酸代谢等。肿瘤细胞通常会增强糖酵解以满足其对ATP的高需求，同时增加谷氨酰胺代谢以满足NADPH的再生需求，这些变化有助于肿瘤细胞的增殖和存活[12]。

此外，肿瘤微环境中的酸性环境和代谢废物的积累也对肿瘤细胞的代谢重编程产生影响。这种酸性环境不仅是肿瘤细胞代谢活动的结果，也会对周围的免疫细胞功能产生抑制作用，从而进一步促进肿瘤的生长和转移[13]。在肿瘤的不同发展阶段，肿瘤细胞会根据外部环境的变化不断调整其代谢状态，以适应新的生存条件[14]。

肿瘤细胞的代谢重编程不仅支持肿瘤的生长，还可能导致对传统抗肿瘤疗法的耐药性。随着对癌症治疗的深入研究，代谢重编程逐渐被认识为一个新的治疗靶点。理解肿瘤细胞中多条代谢途径的变化，有助于为开发新的肿瘤治疗方法提供参考[15]。因此，代谢重编程在肿瘤的发生和发展中扮演着不可或缺的角色，深入研究其机制将为癌症治疗提供新的思路和策略。

2.2 癌细胞与正常细胞代谢的比较 ​

癌症代谢是肿瘤生长的一个关键因素，涉及癌细胞如何利用营养和能量以支持其快速增殖和生长。与正常细胞相比，癌细胞展现出独特的代谢特征，这些特征使其能够有效地获取和利用资源，以满足其生物学需求。

癌细胞的代谢特点主要体现在对葡萄糖和谷氨酰胺的依赖上，作为主要的能量来源。这种代谢重编程导致癌细胞在能量产生和关键代谢中间体的使用上，与正常细胞存在显著差异。癌细胞通常表现出更高的糖酵解率，即使在氧气充足的条件下，仍然倾向于通过无氧糖酵解生成乳酸，这一现象被称为“瓦尔堡效应”（Warburg effect）。这种代谢模式使癌细胞能够在缺氧的肿瘤微环境中生存和繁殖，同时提供了必要的生物合成前体，以支持其快速增殖[4][16]。

在正常细胞中，能量主要通过氧化磷酸化途径获得，而癌细胞则通过增加糖酵解和改变线粒体代谢途径来满足其高能量需求。癌细胞还能够通过自噬和巨噬细胞吞噬等机制获取额外的营养，从而增强其生存能力[1][2]。此外，肿瘤微环境中的成纤维细胞（CAFs）也通过提供乳酸、氨基酸等代谢物，直接支持癌细胞的生长和代谢[6][8]。

在免疫逃逸方面，肿瘤代谢的变化也对免疫细胞的功能产生了影响。癌细胞通过代谢重编程创造了一个免疫抑制的微环境，抑制了T细胞的活性和迁移，从而帮助癌细胞逃避免疫监视[3][10]。因此，理解癌细胞与正常细胞在代谢上的差异，不仅有助于揭示肿瘤生长的机制，还可能为癌症治疗提供新的靶点和策略。

综上所述，癌症代谢的重编程是肿瘤生长的重要驱动因素，通过改变能量获取和利用方式，癌细胞能够在竞争激烈的微环境中获得生存优势。研究癌细胞的代谢特征及其与正常细胞的比较，有助于为开发新的治疗方法提供基础。

3 主要代谢途径在肿瘤生长中的作用 ​

3.1 糖酵解及其在肿瘤中的重要性 ​

癌症代谢在肿瘤生长中扮演着至关重要的角色，尤其是糖酵解作为主要的代谢途径，其在肿瘤细胞的生长、扩散及耐药性中发挥着核心作用。肿瘤细胞通过代谢重编程来满足其快速增殖和生存的需求，糖酵解则是这一过程的基础。肿瘤细胞在氧气充足的条件下，依然偏向于通过糖酵解产生能量，这一现象被称为“沃堡效应”（Warburg effect），它使得肿瘤细胞能够迅速获取能量和生物合成所需的构建块。

在糖酵解过程中，葡萄糖被转化为乳酸，尽管有氧存在，这种代谢方式不仅支持肿瘤的生长和转移，还通过多种机制促进肿瘤的恶性行为。研究表明，肿瘤细胞通过增强糖酵解相关酶的表达和后转录修饰，来加速糖酵解的代谢活动[17]。例如，关键的糖酵解酶在肿瘤中的表达受到致癌信号通路的调控，这种调控使得肿瘤细胞能够更有效地进行能量代谢。

此外，糖酵解不仅与其他代谢途径相互交织，如戊糖磷酸途径、谷氨酰胺代谢和一碳代谢等，还与肿瘤微环境密切相关。乳酸作为糖酵解的终产物，会在肿瘤微环境中积累，导致局部pH降低，从而抑制免疫细胞的功能，进一步促进肿瘤的生长和转移[18]。这一过程表明，肿瘤细胞通过调节其代谢方式，影响周围环境，进而支持自身的生存和扩散。

在胃癌等特定类型的肿瘤中，糖酵解的作用尤为显著。最新研究指出，糖酵解不仅在胃癌的起始和进展中起着重要作用，还与治疗抵抗性相关。这些研究揭示了糖酵解相关基因的预后价值及其作为治疗靶点的潜力，尤其是在开发针对代谢的治疗策略时[19]。

综上所述，糖酵解在肿瘤生长中发挥着关键作用，其通过促进能量生产和生物合成，支持肿瘤细胞的增殖和转移。针对糖酵解的治疗策略正在成为癌症治疗研究的重要方向，提供了新的可能性以改善患者的预后和治疗效果。

3.2 脂肪酸代谢与肿瘤进展 ​

脂肪酸代谢在肿瘤生长和进展中扮演着至关重要的角色。研究表明，脂肪酸代谢不仅是肿瘤细胞获取能量和生物合成的关键途径，还直接影响肿瘤的生长、转移和治疗抵抗。肿瘤细胞通过改变其脂肪酸代谢模式，以满足快速增殖和生存的需求，这种代谢重编程被认为是癌症的一个重要特征。

在癌症进展过程中，脂肪酸的摄取、合成和氧化都被显著改变。例如，肿瘤细胞往往会增加脂肪酸的合成和摄取，同时抑制其氧化，以满足其对能量和生物合成前体的需求（Kuo & Ann, 2018）。这种代谢重编程使得肿瘤细胞能够在恶劣的微环境中生存，并促进肿瘤的侵袭性（Yoon & Lee, 2022）。

Diacylglycerol-O-acyltransferase（DGAT）家族的酶在脂肪酸代谢中发挥着关键作用。DGAT1和DGAT2被认为是调节脂质代谢的重要组成部分，它们通过提供能量支持细胞增殖和生长（Wang et al., 2024）。这两种酶在不同类型的肿瘤中表现出不同的表达模式和生理作用，进而影响肿瘤的进展（Wang et al., 2024）。

此外，肿瘤微环境中的脂肪酸代谢也影响肿瘤细胞的免疫逃逸能力。脂肪酸代谢可以通过调节免疫细胞的功能来影响肿瘤的免疫微环境，从而促进肿瘤的生存和进展（Goswami et al., 2023）。例如，肿瘤相关的脂肪细胞可以释放游离脂肪酸，供肿瘤细胞利用，从而促进其生长（Attané & Muller, 2020）。

研究还发现，脂肪酸代谢的异常表达与肿瘤细胞的恶性表型相关，包括转移、治疗抵抗和复发（Kuo & Ann, 2018）。这些表型往往与肿瘤干细胞的存在密切相关，这些细胞能够自我更新并对癌症治疗产生耐药性（Kuo & Ann, 2018）。

因此，针对脂肪酸代谢的干预可能成为未来肿瘤治疗的新策略。通过调节脂肪酸代谢相关的信号通路和酶，可以开发出新的治疗方法，以抑制肿瘤的生长和进展（Hoy et al., 2021）。综上所述，脂肪酸代谢在肿瘤生长中的作用是多方面的，涉及能量代谢、细胞增殖、免疫调节以及肿瘤微环境的相互作用，理解这些机制对于开发新的癌症治疗策略至关重要。

3.3 氨基酸代谢对肿瘤微环境的影响 ​

癌症代谢在肿瘤生长中发挥着至关重要的作用，特别是氨基酸代谢的重编程对肿瘤微环境的影响显得尤为显著。氨基酸不仅是蛋白质合成的基本构件，也是细胞能量代谢和信号传导的重要调节因子。在肿瘤细胞中，氨基酸代谢的改变与肿瘤的发生、发展和免疫逃逸密切相关。

首先，氨基酸代谢重编程能够促进肿瘤细胞的增殖和存活。研究表明，肿瘤细胞通过增强氨基酸的摄取以及其合成、分解和运输的异常，来满足快速生长所需的能量和生物合成前体[20]。例如，谷氨酰胺和其他氨基酸在肿瘤细胞的代谢中扮演着关键角色，影响着细胞的生长和存活[21]。

其次，氨基酸作为信号分子，在调节肿瘤微环境中的免疫细胞功能方面具有重要作用。它们能够改变免疫细胞的代谢状态，从而影响其抗肿瘤免疫反应。例如，某些氨基酸可以促进肿瘤相关的成纤维细胞和其他基质细胞的功能，进而调节细胞外基质的重塑和血管生成，助长肿瘤的生长和转移[20][22]。

氨基酸代谢还通过影响免疫耐受和肿瘤免疫逃逸来塑造肿瘤微环境。肿瘤细胞通过改变氨基酸的代谢途径来抑制免疫细胞的功能，使其能够逃避免疫监视[23]。例如，肿瘤微环境中的某些氨基酸可能导致T细胞的功能降低，抑制其抗肿瘤活性[24]。

最后，氨基酸代谢的改变不仅影响肿瘤细胞本身的行为，也影响肿瘤微环境中的其他细胞类型，如免疫细胞和成纤维细胞。这种相互作用是肿瘤生长和转移的重要驱动因素，因此，针对氨基酸代谢的干预可能为癌症治疗提供新的策略[22][25]。

综上所述，氨基酸代谢在肿瘤生长中的作用是多方面的，它不仅直接影响肿瘤细胞的增殖和存活，还通过调节肿瘤微环境中的免疫细胞功能，促进肿瘤的免疫逃逸。这些机制的深入理解为开发新的癌症治疗方法提供了重要的理论基础和实践方向。

4 癌症代谢与微环境的相互作用 ​

4.1 代谢物对肿瘤微环境的调节 ​

癌症代谢在肿瘤生长中扮演着至关重要的角色，其机制涉及多种代谢途径的重编程，以及肿瘤细胞与肿瘤微环境之间的复杂相互作用。肿瘤细胞的代谢改变通常是癌症的一个显著特征，这些改变不仅支持癌细胞的生长，还为其提供能量和生物合成所需的基础构件[2]。

肿瘤细胞通过不同的代谢途径，如糖酵解、氨基酸代谢和脂质代谢，适应其微环境。例如，癌细胞在氧气存在的情况下优先选择糖酵解进行能量生成，这一现象被称为“沃伯格效应”[26]。这种代谢重编程使癌细胞能够在低氧和营养缺乏的环境中生存和繁殖。此外，肿瘤微环境中的非癌细胞（如癌症相关成纤维细胞、免疫细胞等）也会影响癌细胞的代谢模式[27]。

代谢物在调节肿瘤微环境方面也发挥了重要作用。肿瘤细胞通过释放特定的代谢物（如乳酸、PGE2等）来改变微环境的酸碱度，从而影响其他非癌细胞的营养摄取和功能，导致代谢竞争和共生关系的形成[27]。例如，癌症相关成纤维细胞（CAFs）能够通过代谢交互作用向肿瘤细胞提供所需的营养物质，同时清除癌细胞产生的有毒代谢废物，从而支持肿瘤的生长和转移[28]。

此外，氨基酸代谢的重编程对肿瘤的进展也具有重要影响。氨基酸不仅是蛋白质合成的基础，还参与核苷酸合成、信号通路的调节及氧化应激的维持[20]。这些代谢途径的失调不仅影响肿瘤细胞的生长，也会改变肿瘤微环境的免疫特性，促进肿瘤细胞的免疫逃逸[20]。

总的来说，癌症代谢与肿瘤微环境之间的相互作用是一个复杂而动态的过程。肿瘤细胞通过代谢重编程来适应微环境，同时微环境中的非癌细胞也通过代谢交互作用影响肿瘤的生长和转移。这一领域的深入研究将为开发针对癌症代谢的治疗策略提供新的视角和机会。

4.2 免疫细胞与肿瘤代谢的关系 ​

癌症代谢在肿瘤生长中的作用是一个复杂而关键的领域，涉及肿瘤细胞、免疫细胞和肿瘤微环境之间的相互作用。肿瘤细胞通过代谢重编程来满足其快速增殖的需求，这种代谢变化不仅影响肿瘤细胞自身的生长和存活，还显著影响周围的免疫细胞和肿瘤微环境。

首先，肿瘤细胞的代谢重编程使其能够高效利用营养物质，支持细胞增殖和生存。肿瘤细胞通常会通过改变其对葡萄糖、氨基酸和脂质的利用方式，来适应微环境的变化。例如，肿瘤细胞可以增加对乳酸的摄取，利用其作为能量和代谢中间体，从而促进其生长[27]。此外，肿瘤微环境中的酸性和缺氧条件会促使肿瘤细胞通过自噬和巨噬细胞吞噬等机制来获取额外的营养[2]。

其次，肿瘤代谢不仅影响肿瘤细胞本身，也会重塑免疫细胞的功能。肿瘤微环境中存在的代谢物（如乳酸、氨基酸等）可以通过调节免疫细胞的代谢途径，影响其增殖、分化和效应功能。例如，肿瘤细胞通过释放代谢产物来抑制T细胞和自然杀伤细胞的活性，进而促进肿瘤的免疫逃逸[20]。此外，肿瘤相关的免疫细胞（如肿瘤相关巨噬细胞和调节性T细胞）在肿瘤微环境中会获取支持性代谢状态，从而转变为促肿瘤的表型[29]。

最后，肿瘤代谢与免疫细胞之间的相互作用不仅在局部微环境中发挥作用，还可能影响全身的免疫反应。例如，肿瘤相关的慢性炎症会导致系统性炎症反应，从而影响远离肿瘤的其他组织和器官的功能[30]。这种系统性的代谢重编程可能导致癌症患者的免疫抑制状态，进而影响治疗效果和患者预后[31]。

综上所述，癌症代谢通过多种机制影响肿瘤的生长和发展，同时也重塑免疫细胞的功能。深入理解肿瘤代谢与免疫细胞之间的关系，对于开发新的癌症治疗策略具有重要意义。这种研究不仅有助于揭示肿瘤生物学的复杂性，还为改善免疫治疗的效果提供了新的思路。

5 癌症代谢作为治疗靶点的潜力 ​

5.1 代谢抑制剂的研究进展 ​

癌症代谢在肿瘤生长中扮演着关键角色，涉及多种机制和代谢途径。癌细胞通过重编程其代谢方式，以满足快速增殖所需的能量和生物合成需求。研究表明，癌细胞通常对葡萄糖和谷氨酰胺的依赖性增强，这些代谢物不仅提供能量，还为细胞分裂提供必要的构建块[1]。

癌症代谢的改变是肿瘤的一个显著特征，这种代谢重编程使肿瘤细胞能够在营养匮乏的微环境中生存并增殖。例如，癌细胞常常通过有氧糖酵解（即“华伯格效应”）来获取能量，即使在有氧条件下也偏好进行糖酵解，而不是通过线粒体氧化磷酸化生成能量。这种代谢特征不仅支持了癌细胞的快速增殖，还促进了乳酸的分泌，进一步影响肿瘤微环境的酸性[5]。

此外，肿瘤微环境中的间质细胞（如成纤维细胞和免疫细胞）与癌细胞之间的代谢互作也对肿瘤的生长至关重要。肿瘤细胞能够通过与间质细胞形成代谢网络来获取营养物质，从而增强其生长能力[2]。这种代谢互作不仅促进了肿瘤细胞的增殖，还可能影响肿瘤对治疗的耐受性[32]。

针对癌症代谢的治疗靶点的潜力逐渐被认可。研究者们开始探索通过抑制特定代谢途径来干预肿瘤生长的可能性。例如，靶向糖酵解和线粒体代谢的策略正在被积极研究，以期通过降低肿瘤细胞的能量供应来抑制其生长[33]。同时，针对谷氨酰胺代谢的抑制剂也显示出良好的治疗前景，这些抑制剂通过阻断癌细胞的营养来源，展现出对肿瘤的抑制作用[34]。

总之，癌症代谢在肿瘤生长中起着核心作用，代谢重编程为肿瘤细胞提供了生长所需的能量和构建块，同时也为新型治疗靶点的开发提供了基础。随着对癌症代谢机制理解的深入，开发针对代谢途径的治疗策略有望为癌症治疗带来新的突破。

5.2 临床试验中的代谢靶向治疗 ​

癌症代谢在肿瘤生长中的作用至关重要，癌细胞通过独特的代谢途径支持其快速增殖和生长。与正常细胞不同，癌细胞表现出独特的代谢特征，主要表现为对葡萄糖和谷氨酰胺的高度依赖，以满足其能量和合成前体的需求。这种代谢特征不仅促进了癌细胞的生长和分裂，还使其能够在肿瘤微环境中形成复杂的代谢网络，与基质细胞相互作用，进一步支持肿瘤的生长[2]。

在肿瘤微环境中，癌细胞的代谢重编程使其能够有效利用周围的营养物质，甚至通过自噬和巨噬细胞吞噬等机制获取营养，从而增强其生存能力和增殖能力[1]。因此，针对肿瘤代谢的治疗策略正在成为癌症治疗的一个重要方向。许多研究表明，靶向癌细胞代谢的药物能够有效抑制肿瘤生长，这一策略的成功在于利用了癌细胞与正常细胞在代谢上的差异[35]。

临床试验中，代谢靶向治疗的潜力逐渐显现。研究人员正在探索多种代谢途径的靶向药物，包括针对糖酵解、氧化磷酸化和谷氨酸代谢的药物。这些代谢途径对于癌细胞的增殖和氧化还原稳态至关重要，同时也影响肿瘤微环境中的其他细胞类型，如免疫细胞和内皮细胞[32]。尽管代谢靶向治疗面临挑战，例如肿瘤的代谢可塑性和治疗抵抗，但理解肿瘤代谢的动态变化及其与微环境的相互作用仍然是推动新疗法发展的关键[15]。

此外，针对特定代谢过程的研究，如谷氨酸代谢，显示出显著的临床应用前景。研究表明，抑制谷氨酸代谢可以有效防止肿瘤生长，并可能与其他治疗手段结合，提高疗效[34]。这种基于代谢的治疗策略不仅为临床提供了新的治疗思路，也为理解肿瘤如何利用其代谢优势以逃避免疫攻击提供了重要见解[36]。

总之，癌症代谢在肿瘤生长中的角色是复杂而多样的，针对其代谢特征的治疗策略展现出广阔的潜力，未来的研究将继续深入探索这一领域，以期为癌症患者提供更有效的治疗方案。

6 未来研究方向与挑战 ​

6.1 新技术在代谢研究中的应用 ​

癌症代谢在肿瘤生长中扮演着至关重要的角色。癌细胞通过改变其代谢方式来满足持续的能量和生物合成需求，以支持其快速的生长和增殖。肿瘤细胞通常表现出与正常细胞截然不同的代谢特征，特别是对葡萄糖和谷氨酰胺的依赖性显著增加，这些代谢物为肿瘤细胞提供了所需的能量和合成构件[1]。此外，肿瘤细胞在代谢上具有高度的动态性和异质性，能通过自噬和大吞噬作用获取营养，并与肿瘤微环境中的基质细胞形成代谢网络，从而进一步促进肿瘤的生长[2]。

针对癌症代谢的治疗策略正逐渐成为研究的热点，但由于肿瘤的代谢可塑性，这一过程面临诸多挑战。例如，肿瘤细胞通过改变代谢途径以适应微环境中的营养变化，这使得靶向代谢的治疗方案变得复杂[37]。因此，深入理解肿瘤微环境在肿瘤代谢中的作用，对于有效的治疗靶向至关重要[2]。

未来的研究方向应集中在开发新技术，以更好地在单细胞水平上研究肿瘤代谢，而不干扰肿瘤组织。这些新技术的应用可以帮助研究人员更全面地了解肿瘤细胞的代谢变化及其与肿瘤生长之间的关系。例如，利用代谢组学技术，可以深入分析肿瘤细胞的代谢通路及其在肿瘤进展中的作用，这为寻找新的治疗靶点提供了可能性[4]。

总之，癌症代谢不仅是肿瘤生长的基础，也是未来癌症治疗研究的重要领域。通过理解和干预肿瘤细胞的代谢特征，可以为开发新的癌症治疗策略提供重要的理论依据和实践指导。

6.2 个体化治疗与代谢靶向 ​

癌症代谢在肿瘤生长中的作用至关重要。肿瘤细胞通过改变其代谢途径以满足快速增殖的需求，这种代谢重编程是癌症的一个显著特征。研究表明，癌细胞对营养物质和能量的利用与正常细胞显著不同，主要表现为对葡萄糖和谷氨酰胺的依赖增加，以及在代谢中对ATP、NADH和NADPH等关键代谢中间体的利用方式发生变化[1]。这些代谢变化不仅支持肿瘤细胞的生长和增殖，还通过形成与肿瘤微环境中基质细胞的代谢网络来促进肿瘤的生长[2]。

未来研究方向集中在如何有效靶向这些代谢特征，以提高癌症治疗的有效性。肿瘤代谢的动态适应性使得靶向治疗面临挑战，肿瘤细胞通过自噬和大吞噬作用等机制来获取营养，同时也能与肿瘤微环境中的基质细胞形成代谢网络[1]。因此，深入理解肿瘤微环境中基质细胞的代谢脆弱性，将有助于制定新的治疗策略，以克服治疗耐药性[32]。

个体化治疗与代谢靶向的结合是未来研究的一个重要方向。针对癌细胞特有的代谢重编程进行个体化治疗，能够提高治疗的精确性和有效性。研究者们正在探索如何通过饮食和药物干预相结合，利用代谢靶向策略来改善治疗效果[38]。例如，针对糖酵解和谷氨酸酶的抑制剂已经显示出对癌细胞代谢的显著影响，进而影响肿瘤的生长和存活[38]。

然而，肿瘤异质性和适应性抵抗仍然是个体化治疗面临的主要挑战。癌细胞的代谢特征不仅因肿瘤类型而异，还受到微环境的影响[15]。因此，开发针对特定代谢通路的精准治疗，需要结合详细的基因组、转录组和代谢组分析，以确定适合患者的治疗方案[39]。

综上所述，癌症代谢在肿瘤生长中扮演着核心角色，未来的研究应集中于如何利用这些代谢特征来开发个体化治疗方案，以应对肿瘤的代谢适应性和治疗耐药性。通过更深入的代谢机制研究，结合个体化医疗策略，有望改善癌症患者的预后和生活质量。

7 总结 ​

肿瘤代谢在癌症生物学中扮演着至关重要的角色，研究发现癌细胞通过重编程其代谢途径来适应微环境，从而促进肿瘤的生长和转移。主要发现表明，癌细胞在能量获取和生物合成上与正常细胞存在显著差异，特别是糖酵解、脂肪酸代谢和氨基酸代谢的改变，这些代谢特征为肿瘤细胞提供了生长和存活的优势。当前研究现状显示，针对肿瘤代谢的治疗策略正逐渐成为新兴的研究热点，代谢抑制剂的临床应用前景乐观。然而，肿瘤的代谢可塑性和异质性仍然是未来研究面临的主要挑战。未来的研究方向应集中于开发新技术，深入探讨肿瘤代谢的动态变化，结合个体化治疗策略，以期提高癌症治疗的有效性和精准性。通过深入理解肿瘤代谢机制，有望为癌症患者提供新的治疗方案，改善其预后和生活质量。

参考文献 ​

  • [1] Tobias Achu Muluh;Xing-Sheng Shu;Ying Ying. Targeting cancer metabolic vulnerabilities for advanced therapeutic efficacy.. Biomedicine & pharmacotherapy = Biomedecine & pharmacotherapie(IF=7.5). 2023. PMID:37031495. DOI: 10.1016/j.biopha.2023.114658.
  • [2] Alec C Kimmelman;Mara H Sherman. The Role of Stroma in Cancer Metabolism.. Cold Spring Harbor perspectives in medicine(IF=10.1). 2024. PMID:37696660. DOI: 10.1101/cshperspect.a041540.
  • [3] Chi Van Dang;Jung-Whan Kim. Convergence of Cancer Metabolism and Immunity: an Overview.. Biomolecules & therapeutics(IF=3.2). 2018. PMID:29212301. DOI: 10.4062/biomolther.2017.194.
  • [4] Thomas Boyer;Céline Blaye;Nicolas Larmonier;Charlotte Domblides. Influence of the Metabolism on Myeloid Cell Functions in Cancers: Clinical Perspectives.. Cells(IF=5.2). 2022. PMID:35159363. DOI: 10.3390/cells11030554.
  • [5] Yongxin Yu;Yulang Jiang;Christian Glandorff;Mingyu Sun. Exploring the mystery of tumor metabolism: Warburg effect and mitochondrial metabolism fighting side by side.. Cellular signalling(IF=3.7). 2024. PMID:38815642. DOI: 10.1016/j.cellsig.2024.111239.
  • [6] Ubaldo E Martinez-Outschoorn;Michael P Lisanti;Federica Sotgia. Catabolic cancer-associated fibroblasts transfer energy and biomass to anabolic cancer cells, fueling tumor growth.. Seminars in cancer biology(IF=15.7). 2014. PMID:24486645. DOI: .
  • [7] Ruolei Wang;Lirong Liang;Misaki Matsumoto;Kazumi Iwata;Atsushi Umemura;Feng He. Reactive Oxygen Species and NRF2 Signaling, Friends or Foes in Cancer?. Biomolecules(IF=4.8). 2023. PMID:36830722. DOI: 10.3390/biom13020353.
  • [8] Duojiao Wu;Leying Zhuo;Xiangdong Wang. Metabolic reprogramming of carcinoma-associated fibroblasts and its impact on metabolic heterogeneity of tumors.. Seminars in cell & developmental biology(IF=6.0). 2017. PMID:27833036. DOI: 10.1016/j.semcdb.2016.11.003.
  • [9] Ruyue Li;Yintao Li. Role of metabolic reprogramming of cancer‑associated fibroblasts in tumor development and progression (Review).. International journal of oncology(IF=4.9). 2025. PMID:40878935. DOI: .
  • [10] Haidong Tang;Yang-Xin Fu. Immune Evasion in Tumor's Own Sweet Way.. Cell metabolism(IF=30.9). 2018. PMID:29628418. DOI: 10.1016/j.cmet.2018.03.013.
  • [11] Shiqi Nong;Xiaoyue Han;Yu Xiang;Yuran Qian;Yuhao Wei;Tingyue Zhang;Keyue Tian;Kai Shen;Jing Yang;Xuelei Ma. Metabolic reprogramming in cancer: Mechanisms and therapeutics.. MedComm(IF=10.7). 2023. PMID:36994237. DOI: 10.1002/mco2.218.
  • [12] Susana Romero-Garcia;Jose Sullivan Lopez-Gonzalez;José Luis Báez-Viveros;Dolores Aguilar-Cazares;Heriberto Prado-Garcia. Tumor cell metabolism: an integral view.. Cancer biology & therapy(IF=4.6). 2011. PMID:22057267. DOI: 10.4161/cbt.12.11.18140.
  • [13] Xihe Zhao;Kai Li;Mengyu Chen;Lei Liu. Metabolic codependencies in the tumor microenvironment and gastric cancer: Difficulties and opportunities.. Biomedicine & pharmacotherapy = Biomedecine & pharmacotherapie(IF=7.5). 2023. PMID:36989719. DOI: 10.1016/j.biopha.2023.114601.
  • [14] Kenji Ohshima;Eiichi Morii. Metabolic Reprogramming of Cancer Cells during Tumor Progression and Metastasis.. Metabolites(IF=3.7). 2021. PMID:33401771. DOI: 10.3390/metabo11010028.
  • [15] Rilan Bai;Ying Meng;Jiuwei Cui. Therapeutic strategies targeting metabolic characteristics of cancer cells.. Critical reviews in oncology/hematology(IF=5.6). 2023. PMID:37236409. DOI: 10.1016/j.critrevonc.2023.104037.
  • [16] Michael Ristow. Oxidative metabolism in cancer growth.. Current opinion in clinical nutrition and metabolic care(IF=3.5). 2006. PMID:16778561. DOI: 10.1097/01.mco.0000232892.43921.98.
  • [17] Sumana Paul;Saikat Ghosh;Sushil Kumar. Tumor glycolysis, an essential sweet tooth of tumor cells.. Seminars in cancer biology(IF=15.7). 2022. PMID:36330953. DOI: 10.1016/j.semcancer.2022.09.007.
  • [18] Daoying Zhou;Zhen Duan;Zhenyu Li;Fangfang Ge;Ran Wei;Lingsuo Kong. The significance of glycolysis in tumor progression and its relationship with the tumor microenvironment.. Frontiers in pharmacology(IF=4.8). 2022. PMID:36588722. DOI: 10.3389/fphar.2022.1091779.
  • [19] Jungang Dong;Weiyan Li;Liang Ma;Jinrong Yang;Decheng Gan;Haixia Xue;Li Pu;Lili Zhang;Kelan Zhang;Yonglong Jia;Qingyu Ma. Advances in glycolysis research in gastric cancer: molecular mechanisms, regulatory networks, and therapeutic potential.. Frontiers in oncology(IF=3.3). 2025. PMID:41220952. DOI: 10.3389/fonc.2025.1678681.
  • [20] Xiaohong Liu;Bo Ren;Jie Ren;Minzhi Gu;Lei You;Yupei Zhao. The significant role of amino acid metabolic reprogramming in cancer.. Cell communication and signaling : CCS(IF=8.9). 2024. PMID:39069612. DOI: 10.1186/s12964-024-01760-1.
  • [21] Jiarong Zhang;Mingjian Chen;Yuxin Yang;Ziqi Liu;Wanni Guo;Pingjuan Xiang;Zhaoyang Zeng;Dan Wang;Wei Xiong. Amino acid metabolic reprogramming in the tumor microenvironment and its implication for cancer therapy.. Journal of cellular physiology(IF=4.0). 2024. PMID:38946173. DOI: 10.1002/jcp.31349.
  • [22] Ziyou Lin;Chang Chang;Shuyu Zhao;Lan Fang;Ping Wang. Amino acids shape the metabolic and immunologic landscape in the tumor immune microenvironment: from molecular mechanisms to therapeutic strategies.. Cancer biology & medicine(IF=8.4). 2025. PMID:40708274. DOI: .
  • [23] Jie Chen;Likun Cui;Shaoteng Lu;Sheng Xu. Amino acid metabolism in tumor biology and therapy.. Cell death & disease(IF=9.6). 2024. PMID:38218942. DOI: 10.1038/s41419-024-06435-w.
  • [24] Chenfeng Han;Minmin Ge;Ping-Chih Ho;Lianjun Zhang. Fueling T-cell Antitumor Immunity: Amino Acid Metabolism Revisited.. Cancer immunology research(IF=8.2). 2021. PMID:34716193. DOI: 10.1158/2326-6066.CIR-21-0459.
  • [25] Yuchun Jiang;Qing Tao;Xuehan Qiao;Yufei Yang;Chen Peng;Miao Han;Kebin Dong;Wei Zhang;Min Xu;Deqiang Wang;Wen Zhu;Xiaoqin Li. Targeting amino acid metabolism to inhibit gastric cancer progression and promote anti-tumor immunity: a review.. Frontiers in immunology(IF=5.9). 2025. PMID:40018041. DOI: 10.3389/fimmu.2025.1508730.
  • [26] Calvin R Justus;Edward J Sanderlin;Li V Yang. Molecular Connections between Cancer Cell Metabolism and the Tumor Microenvironment.. International journal of molecular sciences(IF=4.9). 2015. PMID:25988385. DOI: 10.3390/ijms160511055.
  • [27] Haoqiang Yang;Jinghui Li;Yiting Niu;Tao Zhou;Pengyu Zhang;Yang Liu;Yanjun Li. Interactions between the metabolic reprogramming of liver cancer and tumor microenvironment.. Frontiers in immunology(IF=5.9). 2025. PMID:40028341. DOI: 10.3389/fimmu.2025.1494788.
  • [28] Bing Xia;Liqing Qiu;Jing Yue;Jingxing Si;Hongfang Zhang. The metabolic crosstalk of cancer-associated fibroblasts and tumor cells: Recent advances and future perspectives.. Biochimica et biophysica acta. Reviews on cancer(IF=8.3). 2024. PMID:39341468. DOI: 10.1016/j.bbcan.2024.189190.
  • [29] Javier Mora;Christina Mertens;Julia K Meier;Dominik C Fuhrmann;Bernhard Brüne;Michaela Jung. Strategies to Interfere with Tumor Metabolism through the Interplay of Innate and Adaptive Immunity.. Cells(IF=5.2). 2019. PMID:31083487. DOI: 10.3390/cells8050445.
  • [30] Dolores Aguilar-Cazares;Rodolfo Chavez-Dominguez;Mario Marroquin-Muciño;Mario Perez-Medina;Jesus J Benito-Lopez;Angel Camarena;Uriel Rumbo-Nava;Jose S Lopez-Gonzalez. The systemic-level repercussions of cancer-associated inflammation mediators produced in the tumor microenvironment.. Frontiers in endocrinology(IF=4.6). 2022. PMID:36072935. DOI: 10.3389/fendo.2022.929572.
  • [31] Jinpeng Chen;Sheng Wang;Yue Ding;Duo Xu;Shiya Zheng. Radiotherapy-induced alterations in tumor microenvironment: metabolism and immunity.. Frontiers in cell and developmental biology(IF=4.3). 2025. PMID:40356601. DOI: 10.3389/fcell.2025.1568634.
  • [32] Petra Hyroššová;Mirko Milošević;Josef Škoda;Jiří Vachtenheim;Jakub Rohlena;Kateřina Rohlenová. Effects of metabolic cancer therapy on tumor microenvironment.. Frontiers in oncology(IF=3.3). 2022. PMID:36582801. DOI: 10.3389/fonc.2022.1046630.
  • [33] Chi Yan;Xuefang Li;Pei Wei;Xiaoyan Zhang;Haining Wang;Zhigang Chen;Fei Lin;Guangjian Lu. Targeted mitochondrial metabolism for anti-tumor therapy.. Mitochondrion(IF=4.5). 2025. PMID:40730267. DOI: 10.1016/j.mito.2025.102073.
  • [34] Shutian Guo;Xinmiao Wang;Yifan Wang;Junqiang Bai;Yi Liu;Zhe Shao. The potential therapeutic targets of glutamine metabolism in head and neck squamous cell carcinoma.. Biomedicine & pharmacotherapy = Biomedecine & pharmacotherapie(IF=7.5). 2024. PMID:38876051. DOI: 10.1016/j.biopha.2024.116906.
  • [35] Alba Luengo;Dan Y Gui;Matthew G Vander Heiden. Targeting Metabolism for Cancer Therapy.. Cell chemical biology(IF=7.2). 2017. PMID:28938091. DOI: 10.1016/j.chembiol.2017.08.028.
  • [36] Chloé Bernhard;Damien Reita;Sophie Martin;Natacha Entz-Werle;Monique Dontenwill. Glioblastoma Metabolism: Insights and Therapeutic Strategies.. International journal of molecular sciences(IF=4.9). 2023. PMID:37298093. DOI: 10.3390/ijms24119137.
  • [37] Sakshi Pajai;Jyoti E John;Satyendra Chandra Tripathi. Targeting immune-onco-metabolism for precision cancer therapy.. Frontiers in oncology(IF=3.3). 2023. PMID:36816957. DOI: 10.3389/fonc.2023.1124715.
  • [38] Mohamed El-Tanani;Syed Arman Rabbani;Yahia El-Tanani;Ismail I Matalka. Metabolic vulnerabilities in cancer: A new therapeutic strategy.. Critical reviews in oncology/hematology(IF=5.6). 2024. PMID:38977145. DOI: 10.1016/j.critrevonc.2024.104438.
  • [39] Lourdes Sainero-Alcolado;Judit Liaño-Pons;María Victoria Ruiz-Pérez;Marie Arsenian-Henriksson. Targeting mitochondrial metabolism for precision medicine in cancer.. Cell death and differentiation(IF=15.4). 2022. PMID:35831624. DOI: 10.1038/s41418-022-01022-y.

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