2021年是生化領域一項基礎醫學發現的100周年：在1921年，德國醫生奧托·沃伯格（Otto Warburg）發現，癌細胞以一種非常低效的方式從葡萄糖中獲取能量——癌細胞不是利用氧氣“燃燒”葡萄糖，而是像酵母一樣將其發酵來獲得能量。這個發酵過程十分迅速，但葡萄糖中的很多能量尚未被利用。

多年來，科學家們提出了各種各樣的假說來解釋沃伯格效應（Warburg effect）。有人認為，癌細胞中存在具有缺陷的線粒體（癌細胞的能量工廠），因而不能控制葡萄糖的有氧燃燒。但這些假說都未能經受住時間的考驗。例如，癌細胞的線粒體被證實功能正常。

現在，MSK斯隆免疫學家Ming Li 帶領的科研團隊基于大量的基因和生化實驗，提出了一項新的解釋，其研究結果于1月21日發表在《科學》（Science）雜志上。這一成果源于科研團隊發現了該現象（沃伯格代謝）和細胞內一種名為PI3激酶之間的聯系。

免疫學家Li和包括研究生Ke Xu在內的科研團隊對免疫細胞的沃伯格代謝也進行了研究（免疫細胞也依賴于這種看似低效的新陳代謝形式）。當發生感染時，一種稱為T細胞的免疫細胞數量會增加，對抗感染的能力也會增強，與之伴隨的是其代謝方式從傳統的有氧燃燒轉為沃伯格代謝。

導致這種轉變的關鍵因素是乳酸脫氫酶A (LDHA)，它負責應對PI3激酶發出的信號。由于代謝方式轉為沃伯格代謝，葡萄糖只能部分分解，并且細胞的能量貨幣ATP在細胞溶質中迅速生成。（相比而言，細胞有氧燃燒葡萄糖時，部分被分解的分子到達線粒體，并在那里進一步分解，這樣延遲了ATP的產生）。

免疫學家Li及其團隊發現，在小鼠體內，缺乏LDHA的T細胞無法維持其PI3激酶活性，從而無法有效對抗感染。對整個研究團隊而言，這意味著這種代謝酶控制著細胞的信號活動。“該研究基于的假設是：新陳代謝次于生長因子信號。” 免疫學家Li說道，“換句話說，生長因子信號驅動新陳代謝，而新陳代謝促進細胞生長和擴散。因此，當我們觀察到LDHA一類的代謝酶可能會通過PI3激酶影響生長因子信號時，引起了我們極大的注意。”

和其他激酶一樣，PI3激酶依靠ATP起作用。由于ATP是沃伯格新陳代謝的凈產物，一個正反饋回路得以在沃伯格代謝和PI3激酶活性之間建立，這樣確保PI3激酶的持續活性，進而促進細胞分裂。至于為何激活的免疫細胞會優先采用這種代謝形式，免疫學家Li認為，這是由于細胞需要快速生產ATP以加快細胞分裂，對抗細胞感染。這種正反饋回路會持續到感染被根除為止。

研究團隊的發現不僅局限在免疫細胞，也適用于癌細胞。“對于癌細胞來說，PI3是一種至關重要的激酶。” 免疫學家Li說道，“PI3激酶向癌細胞發送生長信號，促進癌細胞分裂，P13激酶是癌細胞中最活躍的信號通路之一。”

像免疫細胞一樣，癌細胞可以通過沃伯格代謝維持信號通路的活性，保證癌細胞的持續生長和分裂。該研究成果提出了一種有趣的可能性，即醫生可以通過阻斷LDHA的活性（沃伯格“開關”）來抑制癌細胞生長。