近期，美國科學(xué)家根據(jù)肺部細(xì)胞，尤其是肺癌細(xì)胞必需存在于高氧環(huán)境下的特性，找到了對細(xì)胞提供氧保護的分子，并由此開發(fā)出兩種治療肺癌的新策略。
美國紐約大學(xué)Perlmutter癌癥中心的研究人員發(fā)現(xiàn)，可以通過局部釋放氧分子來破壞肺和乳腺癌細(xì)胞中的鐵依賴蛋白，減緩細(xì)胞的生長，使它們更容易殺死。相關(guān)研究于11月22日在線發(fā)表在Nature上。
NFS1提供癌細(xì)胞對氧的保護
人類細(xì)胞含有48種蛋白質(zhì)，它們依賴于鐵和硫的復(fù)合物才能發(fā)揮作用。鐵硫復(fù)合物遇到氧分子時會失效。正常的細(xì)胞如果要在肺部等高氧環(huán)境中生存下來的話，就必須不斷地更換這些鐵硫簇。倘若是生長異常的肺癌細(xì)胞，更是如此。
目前的研究表明：肺腺癌細(xì)胞在氧氣脅迫下生存的話會制造更多稱為NFS1的蛋白，這種蛋白能從半胱氨酸中獲取硫制造鐵硫簇。研究人員還發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細(xì)胞擴散到肺部后會增加NFS1生產(chǎn)以適應(yīng)高氧環(huán)境，而其余在乳腺的細(xì)胞則不會這樣。
通訊作者Richard Possemato博士說：“我們的數(shù)據(jù)支持了這一觀點：NFS1提供癌細(xì)胞對氧的保護。我們希望找到把它去除的方式。”
NFS1在低氧組織中不是必需的
研究小組用短發(fā)夾RNA一個接一個地關(guān)閉了2752個與細(xì)胞代謝有關(guān)的基因，包括鐵和硫的生化相關(guān)的基因，進而發(fā)現(xiàn)許多高氧水平生存必需的基因在低氧環(huán)境中并不是那么重要。
引人注目的是，NFS1基因在高氧含量的肺部是生存最基本的，但在含氧水平低得多的皮膚下面的細(xì)胞卻不是這樣。當(dāng)研究者將癌細(xì)胞在有和沒有NFS1狀況下注射到小鼠皮下，它們生長得同樣好。但同樣的細(xì)胞沒有NFS1就不能在肺部形成腫瘤。與這些在小鼠中的研究結(jié)果一致，人的數(shù)據(jù)分析顯示，在肺腺癌細(xì)胞中NFS1的水平明顯高于附近正常肺組織。
兩種阻止肺癌生長的新方法
作者認(rèn)為NFS1可以以兩種方式對肺癌細(xì)胞的生存至關(guān)重要。如果NFS1不夠活躍以跟上氧介導(dǎo)對鐵硫簇的破壞，研究人員發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞會在重要蛋白質(zhì)構(gòu)建上出問題，但只是停止復(fù)制。
或者，鐵硫簇的數(shù)目可以作為鐵水平的傳感器。當(dāng)鐵水平過低時，細(xì)胞會“認(rèn)為”它們?nèi)鄙勹F，并且從儲存鐵的分子中釋放出更多。在體外培養(yǎng)癌細(xì)胞的研究中，研究團隊發(fā)現(xiàn)這種積聚的“自由”的鐵會導(dǎo)致產(chǎn)生活性氧(ROS)。這種損傷細(xì)胞膜和觸發(fā)細(xì)胞死亡的形式，稱為ferroptosis。作者們指出，未來的工作還需要在活體動物身上證實這種效果。
Possemato說：“我們的研究表明，未來的抗癌治療——剝奪癌細(xì)胞對ROS抗氧化的保護可以結(jié)合阻斷NFS1的藥物，由鐵介導(dǎo)的毒性促進癌細(xì)胞死亡。即使是在低氧的腫瘤中也能進行。”下一步，研究小組會篩選阻斷NFS1促進鐵硫簇生產(chǎn)的化合物。
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