Cancer metabolism as a field of research was founded almost 100 years ago by Otto Warburg, who described the propensity for cancers to convert glucose to lactate despite the presence of oxygen, which in yeast diminishes glycolytic metabolism known as the Pasteur effect. In the past 20 years, the resurgence of interest in cancer metabolism provided significant insights into processes involved in maintenance metabolism of non-proliferating cells and proliferative metabolism, which is regulated by proto-oncogenes and tumor suppressors in normal proliferating cells. In cancer cells, depending on the driving oncogenic event, metabolism is re-wired for nutrient import, redox homeostasis, protein quality control, and biosynthesis to support cell growth and division. In general, resting cells rely on oxidative metabolism, while proliferating cells rewire metabolism toward glycolysis, which favors many biosynthetic pathways for proliferation. Oncogenes such as MYC, BRAF, KRAS, and PI3K have been documented to rewire metabolism in favor of proliferation. These cell intrinsic mechanisms, however, are insufficient to drive tumorigenesis because immune surveillance continuously seeks to destroy neo-antigenic tumor cells. In this regard, evasion of cancer cells from immunity involves checkpoints that blunt cytotoxic T cells, which are also attenuated by the metabolic tumor microenvironment, which is rich in immuno-modulating metabolites such as lactate, 2-hydroxyglutarate, kynurenine, and the proton (low pH). As such, a full understanding of tumor metabolism requires an appreciation of the convergence of cancer cell intrinsic metabolism and that of the tumor microenvironment including stromal and immune cells.
The early landmark discoveries in cancer metabolism research have uncovered metabolic processes that support rapid proliferation, such as aerobic glycolysis (Warburg effect), glutaminolysis, and increased nucleotide biosynthesis. However, there are limitations to the effectiveness of specifically targeting the metabolic processes which support rapid proliferation. First, as other normal proliferative tissues also share similar metabolic features, they may also be affected by such treatments. Secondly, targeting proliferative metabolism may only target the highly proliferating "bulk tumor" cells and not the slowergrowing, clinically relevant cancer stem cell subpopulations which may be required for an effective cure. An emerging body of research indicates that altered metabolism plays key roles in supporting proliferation-independent functions of cancer such as cell survival within the ischemic and acidic tumor microenvironment, immune system evasion, and maintenance of the cancer stem cell state. As these aspects of cancer cell metabolism are critical for tumor maintenance yet are less likely to be relevant in normal cells, they represent attractive targets for cancer therapy.
It is widely accepted that altered metabolism contributes to cancer growth and has been described as a hallmark of cancer. Our view and understanding of cancer metabolism has expanded at a rapid pace, however, there remains a need to study metabolic dependencies of human cancer in vivo. Recent studies have sought to utilize multi-modality imaging (MMI) techniques in order to build a more detailed and comprehensive understanding of cancer metabolism. MMI combines several in vivo techniques that can provide complementary information related to cancer metabolism. We describe several non-invasive imaging techniques that provide both anatomical and functional information related to tumor metabolism. These imaging modalities include: positron emission tomography (PET), computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), magnetic resonance spectroscopy (MRS) that uses hyperpolarized probes and optical imaging utilizing bioluminescence and quantification of light emitted. We describe how these imaging modalities can be combined with mass spectrometry and quantitative immunochemistry to obtain more complete picture of cancer metabolism. In vivo studies of tumor metabolism are emerging in the field and represent an important component to our understanding of how metabolism shapes and defines cancer initiation, progression and response to treatment. In this review we describe in vivo based studies of cancer metabolism that have taken advantage of MMI in both pre-clinical and clinical studies. MMI promises to advance our understanding of cancer metabolism in both basic research and clinical settings with the ultimate goal of improving detection, diagnosis and treatment of cancer patients.
Increasing evidence suggests that cancer stem cell (CSC) theory represents an important mechanism underlying the observed failure of existing therapeutic modalities to fully eradicate cancers. In addition to their more established role in maintaining minimal residual disease after treatment and forming the new bulk of the tumor, CSCs might also critically contribute to tumor recurrence and metastasis. For this reason, specific elimination of CSCs may thus represent one of the most important treatment strategies. Emerging evidence has shown that CSCs have a different metabolic phenotype to that of differentiated bulk tumor cells, and these specific metabolic activities directly participate in the process of CSC transformation or support the biological processes that enable tumor progression. Exploring the role of CSC metabolism and the mechanism of the metabolic plasticity of CSCs has become a major focus in current cancer research. The targeting of CSC metabolism may provide new effective therapies to reduce the risk of recurrence and metastasis. In this review, we summarize the most significant discoveries regarding the metabolism of CSCs and highlight recent approaches in targeting CSC metabolism.
Cell proliferation is a delicately regulated process that couples growth signals and metabolic demands to produce daughter cells. Interestingly, the proliferation of tumor cells immensely depends on glycolysis, the Warburg effect, to ensure a sufficient amount of metabolic flux and bioenergetics for macromolecule synthesis and cell division. This unique metabolic derangement would provide an opportunity for developing cancer therapeutic strategy, particularly when other diverse anti-cancer treatments have been proved ineffective in achieving durable response, largely due to the emergence of resistance. Recent advances in deeper understanding of cancer metabolism usher in new horizons of the next generation strategy for cancer therapy. Here, we discuss the focused review of cancer energy metabolism, and the therapeutic exploitation of glycolysis and OXPHOS as a novel anti-cancer strategy, with particular emphasis on the promise of this approach, among other cancer metabolism targeted therapies that reveal unexpected complexity and context-dependent metabolic adaptability, complicating the development of effective strategies.
Metabolism lies at the heart of cell biology. The metabolism of cancer cells is significantly different from that of their normal counterparts during tumorigenesis and progression. Elevated glucose metabolism is one of the hallmarks of cancer cells, even under aerobic conditions. The Warburg effect not only allows cancer cells to meet their high energy demands and supply biological materials for anabolic processes including nucleotide and lipid synthesis, but it also minimizes reactive oxygen species production in mitochondria, thereby providing a growth advantage for tumors. Indeed, the mitochondria also play a more essential role in tumor development. As information about the numorous microRNAs has emerged, the importance of metabolic phenotypes mediated by microRNAs in cancer is being increasingly emphasized. However, the consequences of dysregulation of Warburg effect and mitochondrial metabolism modulated by microRNAs in tumor initiation and progression are still largely unclear.
Song, Jeong Eun;Shon, Mu Hyun;Kim, Ga Young;Lee, Da Young;Lee, Jung Hun;Kim, Jong Ho;Shon, Ho Sang;Lee, Ji Hyun;Jeon, Eon Ju;Jung, Eui Dal
Journal of Yeungnam Medical Science
/
v.31
no.2
/
pp.131-134
/
2014
Familial isolated primary hyperparathyroidism(FIPH) is associated with multiple endocrine neoplasia type 1 (MEN1) syndrome, primary hyperparathyroidism accompanied by jaw-tumor syndrome, and familial hypocalciuric hypercalcemia. FIPH may be an early stage of MEN1 or an allelic variant of MEN1. Thymic carcinoid tumor is a rare tumor in MEN1 syndrome. Here, the authors report the case of a 40-year-old man diagnosed with recurrent thymic carcinoid tumor and FIPH. Both the patient and his elder sister had been previously diagnosed to have FIPH with a novel frameshift mutation in the MEN1 gene. Initially, the patient underwent thymectomy because of an incidental finding of a mediastinal mass in his chest X-ray, and had remained asymptomatic over the following 4 years. Pancreas computed tomography conducted to evaluate MEN1 syndrome revealed anterior and middle mediastinal masses, and resultantly, massive mass excision was performed. Histological findings disclosed atypical carcinoids with infiltrative margins. In view of the thymic carcinoid tumor relapse that occurred in this patient, the authors recommend that regular pancreas and pituitary imaging studies be conducted for FIPH associated with a MEN1 gene mutation.
Neugent, Michael L.;Goodwin, Justin;Sankaranarayanan, Ishwarya;Yetkin, Celal Emre;Hsieh, Meng-Hsiung;Kim, Jung-whan
Biomolecules & Therapeutics
/
v.26
no.1
/
pp.10-18
/
2018
Tumors are dynamic metabolic systems which highly augmented metabolic fluxes and nutrient needs to support cellular proliferation and physiological function. For many years, a central hallmark of tumor metabolism has emphasized a uniformly elevated aerobic glycolysis as a critical feature of tumorigenecity. This led to extensive efforts of targeting glycolysis in human cancers. However, clinical attempts to target glycolysis and glucose metabolism have proven to be challenging. Recent advancements revealing a high degree of metabolic heterogeneity and plasticity embedded among various human cancers may paint a new picture of metabolic targeting for cancer therapies with a renewed interest in glucose metabolism. In this review, we will discuss diverse oncogenic and molecular alterations that drive distinct and heterogeneous glucose metabolism in cancers. We will also discuss a new perspective on how aberrantly altered glycolysis in response to oncogenic signaling is further influenced and remodeled by dynamic metabolic interaction with surrounding tumor-associated stromal cells.
Immunotherapy represents a promising treatment strategy for targeting various tumor types. However, the overall response rate is low due to the tumor microenvironment (TME). In the TME, numerous distinct factors actively induce immunosuppression, restricting the efficacy of anticancer immune reactions. Recently, metabolic reprogramming of tumors has been recognized for its role in modulating the tumor microenvironment to enhance immune cell responses in the TME. Furthermore, recent elucidations underscore the critical role of metabolic limitations imposed by the tumor microenvironment on the effectiveness of antitumor immune cells, guiding the development of novel immunotherapeutic approaches. Hence, achieving a comprehensive understanding of the metabolic requirements of both cancer and immune cells within the TME is pivotal. This insight not only aids in acknowledging the current limitations of clinical practices but also significantly shapes the trajectory of future research endeavors in the domain of cancer immunotherapy. In addition, therapeutic interventions targeting metabolic limitations have exhibited promising potential as combinatory treatments across diverse cancer types. In this review, we first discuss the metabolic barriers in the TME. Second, we explore how the immune response is regulated by metabolites. Finally, we will review the current strategy for targeting metabolism to not simply inhibit tumor growth but also enhance antitumor immune responses. Thus, we could suggest potent combination therapy for improving immunotherapy with metabolic inhibitors.
In review of "invigorating spleen and supplementing qi" of clinical and experimental studies on malignant tumor, we obtained the conclusions as follows 1. Asthenic splenic qi is an important factor in mutation, occurrence and development of tumor. 2. The anti-tumor mechanism of "invigorating spleen and supplementing qi" is improvement of immune suveillance, controling cell proliferating period and enhancing body metabolism. 3. "Invigorating spleen and supplementing qi" is often used with "nourishing kidney" or "expelling pathogen" for treating cnacer. 4. In experimental studies, "invigorating spleen and supplementing qi" has effects on inhibiting occurrence and development of tumor, protecting mutation, inhibiting recurrence and metastasis, immune activity, enhancing metabolism, promoting bone marrow hemopoietic cell proliferation, increasing anti-tumor effect and protecting normal cells. 5. In clinical studies, "invigorating spleen and supplementing qi" has effects on prolonging the survival period of cancer patients, improving clinical symptoms and quality of life of cancer patients, degrading the side effects of western therapie(operation, chemotherapy and radiotherapy). 6. "Invigorating spleen and supplementing qi" is an extensive discipline of syndrome differentiation used to inhibit occurence, development, recurrence and metastasis.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.