Субекти

Тази статия е актуализирана

диетичният

Резюме

Опции за достъп

Абонирайте се за Journal

Получете пълен достъп до дневник за 1 година

само 3,58 € на брой

Всички цени са нетни цени.
ДДС ще бъде добавен по-късно при плащане.

Наем или покупка на статия

Получете ограничен или пълен достъп до статии в ReadCube.

Всички цени са нетни цени.

Наличност на данни

Данните за метаболомиката, докладвани в това проучване, са депозирани в Мендели Данни (https://doi.org/10.17632/zs269d9fvb.1).

Наличност на код

История на промените

Препратки

DeBerardinis, R. J. & Chandel, N. S. Основи на метаболизма на рака. Sci. Adv. 2, e1600200 (2016).

Goncalves, M. D., Hopkins, B. D. & Cantley, L. C. Диетични мазнини и захар за насърчаване развитието и развитието на рака. Годишен Rev. Рак Biol. 3, 255–273 (2019).

Cantor, J. R. et al. Физиологичната среда пренастройва клетъчния метаболизъм и разкрива пикочната киселина като ендогенен инхибитор на UMP синтазата. Клетка 169, 258–272 (2017).

Tardito, S. et al. Активността на глутамин синтетазата подхранва нуклеотидния биосинтез и подпомага растежа на глитамин-рестриктиран глиобластом. Нат. Cell Biol. 17, 1556–1568 (2015).

Liu, X., Romero, I. L., Litchfield, L. M., Lengyel, E. & Locasale, J. W. Метформин е насочен към централния метаболизъм на въглерода и разкрива митохондриалните нужди при рака при човека. Cell Metab. 24, 728–739 (2016).

Maddocks, O. D. et al. Сериновото гладуване предизвиква стрес и р53-зависимо метаболитно ремоделиране в раковите клетки. Природата 493, 542–546 (2013).

Maddocks, O. D. K. et al. Модулиране на терапевтичния отговор на туморите към диетичен серинов и глицинов глад. Природата 544, 372–376 (2017).

Gravel, S. P. et al. Лишаването от серин засилва антинеопластичната активност на бигуанидите. Рак Res. 74, 7521–7533 (2014).

Kanarek, N. et al. Катаболизмът на хистидина е основен определящ фактор за чувствителността на метотрексат. Природата 559, 632–636 (2018).

Knott, S. R. V. et al. Бионаличността на аспарагин управлява метастазите в модел на рак на гърдата. Природата 554, 378–381 (2018).

Mentch, S. J. et al. Динамиката на метилиране на хистона и генната регулация се осъществяват чрез усещане за метаболизъм с един въглерод. Cell Metab. 22., 861–873 (2015).

Gao, X., Reid, M. A., Kong, M. & Locasale, J. W. Метаболитни взаимодействия с епигенетика на рака. Мол. Аспекти Med. 54, 50–57 (2017).

Orentreich, N., Matias, J. R., DeFelice, A. & Zimmerman, J. A. Ниското поглъщане на метионин от плъхове удължава живота. J. Nutr. 123, 269–274 (1993).

Lee, B. C. et al. Ограничаването на метионин удължава живота на Drosophila melanogaster при условия на нисък аминокиселинен статус. Нат. Общ. 5, 3592 (2014).

Malloy, V. L. et al. Рестрикцията на метионин предотвратява прогресирането на чернодробната стеатоза при затлъстели мишки с дефицит на лептин. Метаболизъм 62, 1651–1661 (2013).

Ables, G. P., Perrone, C. E., Orentreich, D. & Orentreich, N. Мишките с ограничено съдържание на метионин C57BL/6J са устойчиви на индуцирано от диетата затлъстяване и инсулинова резистентност, но имат ниска костна плътност. PLOS ONE 7, e51357 (2012).

Malloy, V. L. et al. Рестрикцията на метионин намалява висцералната мастна маса и запазва действието на инсулин при възрастни мъжки плъхове Fischer 344, независимо от ограничаването на енергията. Старееща клетка 5, 305–314 (2006).

Ser, Z. et al. Насочването на един въглероден метаболизъм с антиметаболит нарушава пиримидиновата хомеостаза и предизвиква преливане на нуклеотиди. Клетъчни отчети 15, 2367–2376 (2016).

Miousse, I. R. et al. Едновъглероден метаболизъм и йонизиращо лъчение: многостранно взаимодействие. Biomol. Концепции 8, 83–92 (2017).

Locasale, J. W. Серин, глицин и едновъглеродни единици: метаболизъм на рака в пълен кръг. Нат. Преподобен Рак 13, 572–583 (2013).

Hoffman, R. M. & Erbe, R. W. High in vivo скорост на биосинтез на метионин в трансформирани човешки и злокачествени клетки на плъхове, ауксотрофни за метионин. Proc. Natl Акад. Sci. САЩ 73, 1523–1527 (1976).

Komninou, D., Leutzinger, Y., Reddy, B. S. & Richie, J. P. Jr. Ограничаването на метионина инхибира канцерогенезата на дебелото черво. Nutr. Рак 54, 202–208 (2006).

Hens, J. R. et al. Диетата, ограничена с метионин, инхибира растежа на получени от MCF10AT1 тумори на млечната жлеза чрез увеличаване на инхибиторите на клетъчния цикъл при голи мишки с атимна. BMC Рак 16., 349 (2016).

Guo, H. et al. Терапевтичен тумор-специфичен блок на клетъчния цикъл, индуциран от метионинов глад in vivo. Рак Res. 53, 5676–5679 (1993).

Saltz, L. B. et al. Бевацизумаб в комбинация с химиотерапия на базата на оксалиплатин като терапия от първа линия при метастатичен колоректален рак: рандомизирано проучване фаза III. J. Clin. Онкол. 26, 2013–2019 (2008).

Douillard, J. Y. et al. Рандомизирано, фаза III проучване на панитумумаб с инфузионен флуороурацил, левковорин и оксалиплатин (FOLFOX4) спрямо FOLFOX4 самостоятелно като лечение на първа линия при пациенти с нелекуван преди това метастатичен колоректален рак: проучването PRIME. J. Clin. Онкол. 28, 4697–4705 (2010).

Kirsch, D. G. et al. Пространствено и временно ограничен модел на мишка на сарком на меките тъкани. Нат. Med. 13, 992–997 (2007).

Moding, E. J. et al. Туморните клетки, но не и ендотелните клетки, медиират ерадикацията на първичните саркоми чрез стереотаксична телесна лъчева терапия. Sci. Превод Med. 7, 278ra34 (2015).

Durando, X. et al. Оптимална продължителност на диетата без метионин за лечение с нитроурея: клинично изпитване фаза I. Nutr. Рак 60, 23–30 (2008).

Durando, X. et al. Диетично ограничение на метионин с режим FOLFOX като първа линия терапия на метастатичен колоректален рак: проучване на осъществимостта. Онкология 78, 205–209 (2010).

Kim, M. K. et al. Характеризиране на предиктор за чувствителност към оксалиплатин в предклиничен миши модел на колоректален рак. Мол. Рак Тер. 11., 1500–1509 (2012).

Uronis, J. M. et al. Хистологична и молекулярна оценка на експланти на колоректален рак, получени от пациент. PLOS ONE 7, e38422 (2012).

Udofot, O. et al. Фармакокинетична, биоразпределителна и терапевтична ефикасност на натоварени с 5-флуороурацил рН-чувствителни ПЕГилирани липозомни наночастици в мишка, носеща тумор HCT-116. J. Nat. Sci. 2, e171 (2016).

Lee, C. L. et al. Генериране на първични тумори с Flp рекомбиназа в FRT-фланкиран стр53 мишки. Дис. Модел. Мех. 5, 397–402 (2012).

Moding, E. J. et al. Атм делеция с двойна рекомбиназна технология за предпочитане радиосенсибилизира туморния ендотел. J. Clin. Инвестирам. 124, 3325–3338 (2014).

Liu, X. et al. Метаболомиката с висока разделителна способност с профил ацил-КоА разкрива широко преустройство в отговор на диета. Мол. Клетка. Протеомика 14., 1489–1500 (2015).

Liu, X., Ser, Z. & Locasale, J. W. Разработване и количествена оценка на метаболомична технология с висока разделителна способност. Анален. Chem. 86, 2175–2184 (2014).

Yuan, J., Bennett, B. D. & Rabinowitz, J. D. Профилиране на кинетичен поток за количествено определяне на клетъчните метаболитни потоци. Нат. Протоколи 3, 1328–1340 (2008).

Holter, N. S. et al. Основни модели, залегнали в профилите на генната експресия: простота от сложността. Proc. Natl Акад. Sci. САЩ 97, 8409–8414 (2000).

Thiele, I. et al. Управлявана от общността глобална реконструкция на човешкия метаболизъм. Нат. Биотехнол. 31, 419–425 (2013).

Благодарности

Благодарим за подкрепата на Националните здравни институти (NIH) R01CA193256, R21CA201963 и P30CA014236 (J.W.L.), R35CA197616 (D.G.K.), T32CA93240 (D.E.C.) и Канадските институти за здравни изследвания (CIHR, 146818) (X.G. Благодарим на М. Л. Кил и Т. Хартман за съдействието при изготвянето на диетите и на С. Хайм за помощта при приготвянето на храна в изследването върху хора. Проучването при хора е частично подкрепено от Клиничния изследователски център в държавния университет в Пенсилвания (NIH M01RR10732). Благодарим на членовете на лабораторията Locasale за дискусии и се извиняваме на тези, чиято работа не успяхме да цитираме поради космическите ограничения.

Информация за автора

Тези автори са допринесли еднакво: Sydney M. Sanderson, Ziwei Dai

Принадлежности

Катедра по фармакология и биология на рака, Медицински факултет на университета Дюк, Дърам, Северна Каролина, САЩ

Xia Gao, Sydney M. Sanderson, Ziwei Dai, Michael A. Reid, Peter G. Mikhael, Samantha J. Mentch, Juan Liu, David G. Kirsch & Jason W. Locasale

Катедра по радиационна онкология, Медицински център на университета Дюк, Дърам, Северна Каролина, САЩ

Даниел Е. Купър и Дейвид Г. Кирш

Център за геномика и компютърна биология, Университет Дюк, Дърам, Северна Каролина, САЩ

Min Lu & David S. Hsu

Катедра по медицинска онкология, Медицински център на университета Дюк, Дърам, Северна Каролина, САЩ

Min Lu & David S. Hsu

Департамент по обществени здравни науки, Медицински колеж в Пенсити, Университет, Хърши, Пенсилвания, САЩ

Джон П. Ричи младши и Ана Калкагното

Център за клинични изследвания на държавния университет в Пен, Държавен колеж, Пенсилвания, САЩ

Фондация за развитие на науката Orentreich, Студена пролет, Ню Йорк, САЩ

Gene Ables & Sailendra N. Nichenametla

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Вноски

X.G. и J.W.L. проектира проучването, написа и редактира статията. D.E.C. и Д.Г.К. проектира експерименти със сарком и редактира статията. М.Л. и D.S.H. проектира и внедри колоректалните PDX модели и редактира статията. X.G., M.L., D.E.C., G.A. и М.А.Р. извършва експерименти с животни. X.G., S.M.S. и М.А.Р. извърши всички експерименти с клетъчна култура. J.P.R. Jr, A. Ciccarella, A. Calcagnotto и S.N.N. проведено човешко проучване. Z.D. проведе изчислителни анализи с първоначална помощ от P.G.M. J.L. и S.J.M. асистиран в експерименти с метаболомика на масова спектрометрия.

Автора за кореспонденция

Етични декларации

Конкуриращи се интереси

J.W.L. и X.G. имат патенти, свързани с насочване на метаболизма на аминокиселини в терапията на рака. D.G.K. е съосновател и притежава капитал в XRAD Therapeutics, компания, разработваща радиосенсибилизиращи агенти. Той също така има патенти, свързани с радиосенсибилизиращи агенти.

Допълнителна информация

Бележка на издателя: Springer Nature остава неутрален по отношение на юрисдикционните претенции в публикувани карти и институционални принадлежности.

Информация за партньорска проверка Природата благодари на Даника Чен, Наама Канарек и Алексей Васкес за приноса им в партньорската проверка на тази работа.