大约100年前，德国科学家奥托·瓦伯格(Otto Warburg)发现了一种效应，这种效应与他的名字有着密不可分的联系。简而言之，Warburg描述了一项关于肿瘤细胞能量产生本质的观察，揭示了一个基本的真理——这个真理仍然是我们思考和治疗癌症的许多方式的基础。
在一篇具有里程碑意义的论文中，1Warburg证明了癌细胞不仅仅是分裂更快的正常细胞;癌细胞与产生它们的正常细胞有本质上的不同，甚至在基本的细胞内生理上。
现在被称为瓦伯格效应，这一想法——以及支持它的代谢观察——继续推动癌症研究的进展。事实上，2006年海马生物科学公司(现在是安捷伦的一部分)的成立在某种程度上是研究人员的需求未得到满足的结果:能够以前所未有的精度188bet博金宝官方网站、精确度和吞吐量来检查华宝观察到的相同种类的代谢过程。
这个人和他的效果
Warburg在1926年开始测试一个相当简单的假设:因为肿瘤细胞比正常细胞生长得快，所以癌细胞的耗氧量应该比正常细胞高。早在1906年，他就证明了海胆卵子受精时吸氧量的增加。然而，大鼠肝组织切片的结果表明，氧气消耗没有增加，但乳酸的产生(通过降低pH值和增加CO间接测量)2生产)，正常细胞只有在厌氧条件下，比正常细胞高70倍。
这提出了一个难题:尽管癌细胞可以呼吸，但在有氧状态下，它们使用的是正常细胞在无氧条件下使用的糖酵解途径。在氧气存在下的糖酵解——有氧糖酵解——就是后来被称为瓦伯格效应的东西。
被承认，然后被遗忘
当然，在1926年，癌症遗传学还处于非常初级的阶段，而分子生物学——甚至是证明DNA是遗传物质的第一个实验——在未来几十年才出现。尽管癌细胞中的有氧糖酵解被接受了——事实上，诺贝尔委员会考虑授予沃伯格1927年诺贝尔医学奖，以表彰他在癌症方面的工作——但不清楚是什么原因导致了这种情况，也不清楚它本身是因果关系，还是只是一个有趣的观察结果。
Warburg认为癌症最终是由破坏细胞呼吸器官的化学物质引起的(我们现在知道的是线粒体)，破坏了细胞进行氧化磷酸化的能力。事实上，华宝对此深信不疑，在他的余生中，他拒绝吃任何用杀虫剂或其他化学物质处理过的食物。他买了土地自己种植农产品(这肯定是最早的现代有机花园之一)，从未经化学处理的奶牛群那里购买牛奶，拒绝吃面包，除非是用磨坊主的面粉做的，磨坊主承诺只使用无农药的谷物。
华宝直到生命的最后一刻都坚持着这些信念，他在1967年写道:2
癌症的主要原因是糖的发酵取代了正常细胞中的氧气呼吸。“所有正常的人体细胞都是通过氧气呼吸来满足能量需求的，而癌细胞大部分是通过发酵来满足能量需求的……因为不存在呼吸功能完整的癌细胞，因此，如果人体细胞的呼吸功能保持完整，就可以预防癌症，这是毫无疑问的。”
到那时，大多数研究人员已经开始相信瓦伯格效应是一种有点奇怪的现象——很难纳入“现代”癌症研究的背景。华宝的态度可能是他的想法被忽视的原因之一。
重新审视这个人和他的影响
几位作者绘制了华宝效应随时间的发表率。下面的图表显示了2006年左右的变化，从2005年到2015年，每年的出版物从几篇增加到数百篇。3.2016年，甚至有一篇专题报道《纽约时报》杂志关于奥托·华宝和对华宝效应的兴趣的重生。4发生了什么事?
首先，有点矛盾的是，华宝的因果关系被证明是错误的。2006年，菲尔·莱德(Phil Leder)和同事发现，抑制癌细胞中的有氧糖酵解(通过敲除乳酸脱氢酶)会以氧依赖的方式引起氧消耗和线粒体氧化磷酸化的补偿性增加。5除去LDH也抑制了癌细胞的增殖能力，因此肿瘤细胞保留了正常“呼吸”的能力，但优先利用有氧糖酵解，这种方法的ATP产量较低，但产生ATP的速度要快得多，使它们能够更快地生长和分裂。它们优先使用有氧糖酵解，因为这使它们能够作弊。在随后的一篇评论文章中，Bui和Thompson在最后宣称:“癌症生物学家是时候重新掸去他们生物化学教科书上的灰尘了。似乎还有几章需要写。”6
几乎在同一时间，人们认识到，不仅葡萄糖代谢，而且癌细胞的整个代谢程序都是错乱的。为了保持细胞的快速生长和分裂，癌细胞需要以比正常细胞快得多的速度合成蛋白质、核酸和大量其他细胞成分。
然而，Warburg效应——好氧糖酵解vs.氧化磷酸化——完全是关于分解代谢即分解糖来产生能量。虽然能量学很重要，但很明显合成代谢代谢，即合成大分子成分和细胞结构的代谢途径，同样被破坏;正常的细胞将无法满足需求。事实上，研究表明，某些癌细胞非常渴望氨基酸，以至于它们使用变形虫遗留下来的一种内吞机制胞饮(源自希腊语，意为“喝”)从细胞外环境中清除完整的蛋白质，以便通过溶酶体降解将其分解为组成氨基酸。7所有这些都是为了给过热的合成代谢熔炉提供食物，使细胞能够更快地生长和分裂。
遗传学和代谢组学的新经验
当致癌基因和抑癌基因被发现时，人们第一次可以直接显示致癌基因的存在或抑癌基因的两个副本的突变与恶性转化的发生之间的因果关系。细胞生长因子的发现意味着可以开始绘制出导致显示出“癌症特征”的细胞的因果链。因此，对癌症的研究变成了分子生物学的研究。
癌症遗传和新陈代谢之间的联系为Warburg的观察提供了新的线索。癌基因的激活或抑癌基因的失活re-programs癌细胞的新陈代谢，8增加葡萄糖摄取，为贪婪的癌细胞提供持续生长所需的燃料，并加强合成代谢途径，产生所需的分子。例如，激活myc癌基因破坏了生长因子介导的Myc蛋白的控制，Myc蛋白是参与营养转运和合成代谢途径的大量基因的转录因子。9
当然，代谢物不只是被动地在细胞中等待通路的作用，而是本身可以作为基因表达和细胞信号的调节剂(40年前，乳糖和环AMP被证明可以调节乳糖的表达虫胶操纵子基因大肠杆菌)．最后，人们可以开始画出一连串的因果关系，从基因改变到蛋白质/酶浓度和活化的变化，再到小分子代谢物浓度的变化。
代谢组学-这些小分子代谢物的鉴定和定量-是一种应用，质谱与气相色谱和液相色谱作为前期分离非常适合。188bet博金宝官方网站安捷伦开发了一系列领先的质谱仪硬件、软件和代谢产物分析程序，帮助研究人员更深入地研究代谢组及其在癌症中的作用。
奥托,胜利
那么，为什么在将近一个世纪之后，当我们现在知道华宝效应大错特错时，科学家们还在引用和讨论华宝效应呢?我们仍然使用恶性转化的术语，因为细胞确实转化为新的东西。如果华宝对因果关系的看法是错误的，部分原因是他的思想远远超前于他所处的时代。
当科学家有工具来回答他们想问的问题时，科学就会进步。今天，如果不认识到华宝在近一个世纪前的贡献，人们就无法研究癌细胞生物学。有效地对抗癌症需要对潜在的细胞病理学有详细的了解——正是来自安捷伦的海马仪器和质谱平台所提供的洞察力，它们通过将细胞能量学、基因组学和代谢组学的研究从深奥到常规，继续为癌症研究和生物科学界提供支持。188bet博金宝官方网站
仅供研究使用。不用于诊断程序。
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