代谢重编程是近几年来，在国自然上比较热门的课题方向了。今天讲的这篇文章，是北京协和医学院中日友好医院的博士，发表在14.3分的Adv Sci (Weinh)上的。这篇文章讲的是代谢重编程影响的，宫颈上皮病变的进展以及肿瘤干性。我们就来看看这篇文章讲了点什么吧：
首先他们通过对芯片数据的挖掘，发现了PDK1在宫颈癌样本中，表达明显上升（其实通过生信挖掘，或者是通过二代测序来进行分析，都属于归纳法中的米勒五法的求同求异法，通过这样的归纳可以得到基因表达与疾病之间潜在的联系，不清楚归纳法的米勒五法的话，可以去看看《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》和《列文虎克读文献》）。通过使用免疫组化进行验证，他们也进一步确定了PDK1在宫颈癌中表达较高。而高表达PDK1的样本中，糖酵解相关的基因也得到了富集，也就是说PDK1介导的糖酵解可能与宫颈病变的进展相关：
之前他们的研究发现，PIWIL2表达的重新激活启动了细胞重编程，而PIWIL2的过表达，会显着上调PDK1表达。于是他们提出了假设，假设PIWIL2可以通过上调PDK1的表达，启动细胞代谢重编程（提出假设，其实是在得道相关文献信息，或者总结了之前的研究结果后，对于课题的一种推动过程，不清楚假设以及假设迭代的话，可以去看看《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》和《列文虎克读文献》）。而通过验证，他们发现当PDK1在过表达PIWIL2的细胞中被敲减时，PIWIL2诱导的代谢状态开关被阻断。也就是说PIWIL2诱导的代谢状态，需要依赖于PDK1才能启动：
PIWIL2的过表达增加了肿瘤干性标志物CD44和CD326的表达，而这个现象在敲减了PDK1后被抑制。PIWIL2过表达细胞中的PDK1敲低，明显下调了细胞重编程因子的表达。体内实验也表明PIWIL2过表达细胞裸鼠成瘤率较高，而敲减了PDK1后这样的现象被抑制。也就是说，PIWIL2通过启动PDK1的重编程维持细胞干性（说实话，这一步验证中，直接用敲减或者过表达，其实并没有实质性的作用，也不能说明二者的直接相关性，如果又是间接产生类似的表型，那么这一步验证过程其实就会因为肯定后件的逻辑谬误，导致不成立，不清楚肯定后件逻辑谬误的话，可以去看看《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》、《列文虎克读文献》和《信号通路是什么鬼？》系列）：
接着，他们对于PDK1与宫颈癌细胞的代谢进行了进一步分析，这里他们通过气相色谱-质谱法进行代谢组学分析，确定了PDK1敲减后，糖酵解相关代谢产物丰度明显降低。而通过Seahorse分析检测ECAR 和OCR以确定代谢状态（就是细胞外酸化率和耗氧率，这个在《信号通路是什么鬼？》系列的铜死亡那几章中有介绍过，可以回去看看）。ECAR 测定数据显示，在细胞中敲除PIWIL2或PDK1后，糖酵解能力、糖酵解储备和非糖酵解酸化显著降低。OCR结果则显示，PDK1敲减的细胞，基础和最大呼吸、ATP产生和备用呼吸能力均显著增加，而在PIWIL2敲减后未观察到这些参数的显着变化。也就是说，PDK1是参与维持宫颈癌细胞糖酵解活性的关键酶：
敲减了PDK1后，细胞中参与细胞重编程的转录因子（如 OCT4、SOX2、KLF4、C-MYC 和 NANOG）表达显著下调，从而导致细胞干性丧失。与此同时，细胞分化标志物表达则明显上调。于是他们认为糖酵解代谢，可以调节宫颈癌细胞的分化和致瘤性（这个怎么说呢，总觉得有点怪，因为其实这里的验证并没有从促进糖酵解的角度，来分析细胞干性相关的基因表达的原因，也有可能糖酵解和细胞干性是平行状态）：
由于他们认为PDK1可能是潜在的宫颈癌靶点，于是通过靶向PDK1抑制剂与DDP（二胺二氯铂，化疗药）联用，来治疗异种移植模型的宫颈癌。结果显示，靶向PDK1增强了DDP对宫颈癌的治疗效果：
通过对文献的分析，他们发现LIN28/let-7轴可促进有氧糖酵解以促进癌症进展，而PIWIL2的过表达会诱导LIN28上调。于是他们迭代了假设，假设PIWIL2可以通过LIN28/let-7轴，上调PDK1以启动代谢重编程（假设的迭代，也是课题推进过程中重要的一环，通过在已有文献的分析以及结合实验结果，可以迭代原有的假设，推进课题，不清楚假设迭代的话，可以去看看《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》和《列文虎克读文献》）。于是他们使用了Let-7的模拟片段来进行了验证，怎么说呢，这一步的验证由于没有切中Let-7与PDK1的表达直接关系，所以只能说是聊胜于无：
由于胰岛素-PI3K-mTOR信号转导在生长和葡萄糖代谢的调节中高度进化保守，所以他们分析了PDK1对于PI3K-mTOR信号的影响，结果发现PDK1可以激活PI3K/Akt/mTOR通路以维持肿瘤细胞的干性：
最后，他们就形成了这样的示意图，PIWIL2通过LIN28/let-7轴上调PDK1表达，同时促进TIC（也就是肿瘤起始细胞干性）；PDK1则通过启动细胞重编程以重编程代谢，并通过PI3K-AKT-mTOR通路维持 TIC的干性：
总的来说这篇文章的涉及范围是比较广的，特别是通过了大量的文献信息来进行填充，但是在验证过程中，却有些潦草。比如验证LIN28/let-7轴与PDK1的过程中，并没有通过Let-7与PDK1的结合来进行验证，而是通过过表达，其实这样会造成其他Let-7下游基因表达的变化，结果就很难验证了。而糖酵解造成的干性变化，其实也没有确实的证据。这篇文章工作量不小，铺的面也比较宽，在最后的临床意义上其实也是可以得到一定的体现。但在细节的验证中，还是缺少一些关键的节点。好了，今天就先策到这里吧，有兴趣的话可以看看原文，祝你们心明眼亮。
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