1931年国际著名的德国医学、生理学和生物化学家Otto Heinrich Warburg因为发现细胞呼吸代谢的本质获得诺贝尔生理学奖，他发现与大多数健康细胞采用有氧代谢完全不同，癌细胞更喜欢选择无氧能量代谢模式，这一现象被称为Warburg效应。无氧代谢或糖酵解只能产生少量ATP，属于不彻底的代谢，因此被科学家认为是浪费型代谢模式，为什么一些生物和癌细胞会选择这种代谢模式，这是一直困扰科学界的问题。

最近来自加州大学圣地亚哥分校的一个科学家小组给这一现象提供了新的解释，他们研究发现，虽然有氧代谢能更有效利用能量，但是细胞必须付出另外的代价就是提供更复杂的基本建设资源，如负责（葡萄糖）有氧代谢的分子总数量是无氧代谢分子数量的2倍。这一发现对癌症治疗提供了新的策略。

该团队利用定位蛋白组proteome allocation技术，或者以任务进行细胞蛋白分类的研究，对比了大肠杆菌能量代谢和细胞生长之间的代谢代价。负责有氧呼吸的代谢酶，例如大多数正常人体细胞，数量规模比较大，需要消耗大量能量才能维持正常功能，这对细胞增殖比较慢的组织是合理的选择。但是对于增殖速度快的细胞，有氧代谢并不是一种经济的代谢模式，相反无氧代谢则成为更好的选择。

论文负责人加州大学圣地亚哥分校物理学和生物学教授Terry Hwa对自己刚刚发表在《自然》上的研究论文非常喜欢，他用人类利用石化能和核能来比喻这一发现。石油和煤炭属于化学能，核能属于物质能，两种能量数量级相差巨大，但人类多数情况选择石油和煤炭为能源，而不是规模巨大的核能，这是因为从整体经济角度考虑利用化学能更容易实现，采集和利用核能好像是细胞选择有氧代谢一样，属于高大上奢侈品，是高级细胞的选择。对于需要快速增殖的癌细胞，选择无氧代谢更经济。

有氧能量代谢本身需要制造更多蛋白质，制造蛋白质需要消耗代谢能，因此细胞必须在增殖生长和有氧能量代谢之间寻找一个平衡点，这正是丹麦理论生物学家们2009年提出的观点，Hwa的最新发现证明了这一观点。流行的观念认为，癌症属于遗传性疾病，或者是基因发生突变导致的基因功能障碍。但癌症发生的能量代谢障碍学说已逐渐被一些学者接受。波士顿学院生物学家Thomas Seyfried就是这种学说的倡导者，他认为癌症属于代谢性疾病。大量证据表明，几乎所有肿瘤细胞线粒体都存在一定程度的结构或功能缺陷。这些线粒体功能不足导致肿瘤细胞葡萄糖消耗量和无氧糖酵解增加。Seyfried等2014发表在Carcinogenesis上的论文，对肿瘤的能量代谢观点进行了系统论述。该论文提到，给肿瘤细胞移植正常细胞线粒体，能让肿瘤逆转为正常细胞，将肿瘤细胞线粒体移植给正常细胞则能让健康细胞发生癌变。他还列举了病因学证据，许多癌症相关基因本身就是细胞能量代谢相关基因，发生突变后能影响细胞能量代谢过程。Seyfried强烈感到，癌症发生过程或许是先出现呼吸代谢改变，糖酵解能增加自由基的产生，自由基增加导致DNA氧化损伤发生基因突变。他还引用塔夫茨大学Carlos Sonnenschein和Ana Soto的研究，该研究认为癌细胞选择无氧糖酵解符合进化规律，他们的研究显示癌细胞增殖属于默认程序，线粒体有氧呼吸通常能限制这种增殖过程。氧气进入大气层大约发生在20亿年前，利用无氧代谢并疯狂增殖是当时大多数细胞的基本状态，逐渐丧失线粒体呼吸控制和利用原始无氧发酵获得能量是癌症发生的内在原因。基因突变或其他原因使细胞丧失有氧代谢这种相对高级的代谢方式，导致细胞自动选择无氧代谢这种原始代谢模式，同时失去有氧代谢对细胞增殖的抑制，启动细胞大量增殖的潜力，就形成了肿瘤。

流行的癌症治疗方法强调对细胞信号通路的干预，阻断癌细胞疯狂增殖的过程，这正是当今美国倡导的癌症精准医学概念的靶向治疗的核心理念。但是Hwa的研究提示，也许不要理会什么细胞增殖信号传导通路，应该从无氧代谢这种癌变发生的代谢根源下手，只要能阻断无氧酵解过程，重新激活有氧代谢模式，细胞增殖的模式可能会转化为健康的生长模式。

随着越来越多不同癌症的基因突变被发现，人们发现用于治疗癌症的手段成为永远都不能完成的工程任务，只能从某种源头出发，阻断癌症基因突变发生的过程，才能找到更简单有效控制癌症的方法。

免疫治疗虽然是相对比较理想的模式，属于以一胜多的研究策略，但根本前提仍然是认为癌症细胞已经形成一定规模，再激活免疫系统控制癌症细胞，本质上是从整体身体角度控制癌症的思路。如何在癌细胞发生过程中采取对癌细胞本身采取针对措施，才能彻底避免癌症发生，这才是更根本的癌症治疗理念。Otto Warburg的研究已经过去将近百年，但仍然放出光辉，或许只要让癌细胞多呼吸点新鲜空气就可以解决问题，当然对于深藏在身体内部的癌细胞，经常呼吸氧气或高压氧气或许能减少他们现身的机会。因为这些细胞都是见不得氧气（厌氧）的魔鬼细胞。