Nature最新研究：限制饮食中的丝氨酸摄入，可显著抑制肿瘤增殖

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大脑这个人体最复杂的器官，每天需要消耗相当于身体重量5%的葡萄糖来维持神经元的正常运作。但当胶质母细胞瘤（GBM）这类恶性脑瘤出现时，癌细胞竟会"劫持"本用于神经活动的能量代谢系统，将其改造成支持肿瘤生长的"工厂"。美国密歇根大学的科学家团队在《自然》杂志发表的突破性研究，首次通过人体同位素示踪技术，揭示了脑瘤代谢重编程的全景图，为攻克这一致命疾病提供了全新治疗思路。

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这项研究采用了独特的"代谢指纹追踪"技术：研究人员将带有碳13同位素标记的葡萄糖注入17名脑瘤患者和多种小鼠模型体内，通过质谱分析和代谢通量建模，精确追踪葡萄糖碳原子在肿瘤组织与正常脑组织中的代谢轨迹。结果显示，正常脑皮层将葡萄糖碳60%以上用于三羧酸循环（TCA循环）供能，以及谷氨酸、GABA等神经递质的合成；而GBM肿瘤却将这些碳原子70%以上导向了核苷酸合成通路，为DNA复制和细胞分裂提供原料。
"这就如同把精密的神经信号处理器改造成疯狂复制的生物工厂。"研究通讯作者解释道。团队发现，肿瘤细胞不仅抑制了正常的线粒体代谢，还通过上调丝氨酸转运蛋白的表达，从周围环境中大量摄取丝氨酸。这种氨基酸既能作为核苷酸合成的"燃料"，又能通过一碳代谢为脂质合成提供还原力，形成双重促癌效应。
更令人惊讶的是肿瘤的代谢可塑性：在接受放疗后，GBM细胞会立即激活次黄嘌呤单核苷酸（IMP）的从头合成通路，使鸟苷酸（GMP）产量在1小时内激增3倍。这种应激反应解释了为何传统治疗常导致肿瘤产生耐药性。研究团队通过构建动态代谢模型发现，限制饮食中的丝氨酸和甘氨酸，可迫使肿瘤细胞将葡萄糖碳重新分配给丝氨酸合成，从而使核苷酸产量下降40%，显著抑制肿瘤增殖。

胶质母细胞瘤通过调控三羧酸循环和神经递质，将葡萄糖导向核苷酸与烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）的合成途径

在动物实验中，接受低丝氨酸饮食的小鼠，其肿瘤生长速度减缓了50%，且对放化疗的敏感性提升了2.3倍。这种饮食干预对正常脑组织影响极小，因为皮层细胞仍能通过自身糖酵解途径维持丝氨酸供应。研究者特别指出，这种精准代谢干预策略的关键在于肿瘤对环境丝氨酸的高度依赖性——约60%的GBM患者肿瘤组织显示丝氨酸转运基因SLC1A4/SLC7A11显著高表达，而正常脑组织中主要依赖内源性合成。
临床转化前景令人振奋：研究团队已启动两项临床试验（NCT04477200、NCT05236036），测试靶向核苷酸合成和丝氨酸代谢的联合疗法。值得关注的是，通过术中葡萄糖示踪技术，医生可提前判断患者肿瘤对饮食干预的敏感性——那些肿瘤组织中m+1丝氨酸占比超过65%的患者，最可能从低丝氨酸饮食中获益。
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这项研究改写了我们对脑瘤代谢的认知：不同于传统观点认为肿瘤单纯依赖"瓦氏效应"进行糖酵解，GBM实际上构建了多维度的代谢网络——既保留部分葡萄糖氧化供能，又通过环境掠夺和代谢重编程将碳源定向输向生物合成通路。这种"代谢狡诈性"正是肿瘤适应恶劣微环境的关键。
未来，结合空间代谢组学和单细胞测序技术，科学家有望绘制出肿瘤微环境中不同细胞类型的代谢交互图谱。正如研究者在展望中所述："我们正站在癌症代谢治疗的新起点，通过解码肿瘤的代谢语言，为患者带来更精准、更有效的治疗方案。"这项跨越基础研究与临床应用的突破，为攻克脑瘤提供了重要的理论基石和实践路径。

参考

Scott, A.J., Mittal, A., Meghdadi, B. et al. Rewiring of cortical glucose metabolism fuels human brain cancer growth. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09460-7

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