在一項發表於《科學》雜誌的研究中，來自哈佛醫學院的科學家發現，西蘭花含有的3-吲哚甲醇（I3C）分子確實可以阻礙腫瘤形成。除了西蘭花，在許多十字花科的蔬菜中都能尋覓到這種分子的蹤影，比如捲心菜和甘藍等。不過研究人員也指出，需要每天吃上2.7kg的西蘭花才能獲得足夠的抗癌分子。而I3C抗癌機制的發現，有望引導新一代抗腫瘤療法的研發。
撰文丨楊心舟
在所有蔬果中，西蘭花算得上是明星蔬菜了。不但許多營養健康學家一致支持其對健康有很大裨益，公眾似乎也很容易接受西蘭花具有神奇效果的言論。此外，西蘭花也格外受到科學家的關注，美國國家癌症研究所已經把包括西蘭花在內的許多十字花科蔬菜列為了具有防癌功效的蔬菜。
西蘭花為何抗癌？
西蘭花含有豐富的類胡蘿蔔素、維生素C,E,K和礦物質。不過科學家指出這些十字花科蔬菜之所以具有抗癌功效，是因為一種被稱作硫代葡萄糖苷（glucoinolates）的物質，這種物質也是讓西蘭花有刺激性氣味、吃起來有苦味的原因。（這大概也是為什麼許多人厭惡吃西蘭花）不過在我們料理、咀嚼以及消化的過程中，這些硫代葡萄糖苷會被破壞，並形成更加活躍的分子，包括吲哚（indoles）、異硫氰酸鹽（isothiocyanates）等物質。其中，3-吲哚甲醇（indole-3-carbinol，I3C）是一種研究較為透徹的吲哚類物質。
早在十幾年前，就有科學家發現吲哚和異硫氰酸鹽可以抑製動物模型中的腫瘤生長過程，它們可以保護細胞不受DNA損傷，抵抗細菌和病毒感染以及抵抗炎症。在一系列針對歐美人的大數據分析中，經常食用西蘭花的歐美人群患攝護腺癌的幾率要比其他人低；一周食用5次西蘭花等十字花科蔬菜的人群患肺癌風險會下降。
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儘管這些大數據分析能夠讓我們看到食用西蘭花與降低患癌風險之間的相關性，但包括I3C在內的這些物質究竟是怎麼起到抗癌作用的，這才是科學家一直想要調查清楚的。之前僅有一些細胞模型實現發現，I3C可以減緩宮頸癌細胞的生長。而最新發表在《科學》上的研究，找到了I3C調控抑癌基因的活性的方式，這也是將西蘭花與抗癌從基因層面聯繫起來的最直觀證據。
I3C與抑癌基因
基因與腫瘤發生密切相關，細胞一系列基因和表觀遺傳物質發生改變後，會造成細胞功能紊亂，這也是腫瘤形成的最主要原因。而這其中最關鍵的基因就是原癌基因和抑癌基因，原癌基因獲得功能或者抑癌基因失去功能都會造成腫瘤生成。目前，許多腫瘤治療的手段都是針對原癌基因功能，而抑癌基因這塊暫時處於空窗期。
PTEN則是一種非常經典的抑癌基因，其基因功能減弱後，立馬就會讓細胞產生與癌症相關的表徵，因此PTEN作為抑癌的把門人具有重要意義。同時，PTEN是一種經常在人類癌症中出現突變的抑癌基因，通常在癌症病人中會下調、抑製或者沉默。
在遺傳過程中PTEN出現突變，會引起PTEN錯構瘤綜合征，患者會伴有發育障礙以及腫瘤易感性。2012年發表於《細胞》上的一項研究嘗試增加了小鼠體內PTEN的表達量，這些小鼠的抗癌能力立刻變得更強，因此科學家也提出維持或適當增強PTEN的活性可以用於癌症治療。
但身體複雜的基因網路中沒有一種基因可以獨立存在，各基因間必定會互相限制，互相干擾。PTEN蛋白的構象會特別地吸引到一種WW結構域泛素E3連接酶1（WWP1），早前來自哈佛醫學院的Pier Paolo Pandolfi團隊已經注意到WWP1的升高會導致PTEN蛋白降解。這也意味著WWP1會影響PTEN的功能，而最近十幾年的研究已經發現，許多癌症類型中WWP1都會過度表達。利用類似CRISPR的干擾技術，降低WWP1的表達可以恢復PTEN的功能。
WWP1的蛋白構象，紫色部分顯示了I3C可以結合的區域。
此外，體內還有一類與WWP1具有類似功能的泛素連接酶NEDD4-1，其同樣可以降解PTEN。但是NEDD4-1會受到I3C的調控，也就是開始提到的西蘭花中的分子。方式與WWP1調控PTEN如出一轍，因為I3C可以嵌入到NEDD4-1的功能結構域中起到調節作用。
來自西蘭花的抗癌啟示
Pandolfi想到，NEDD4-1與WWP1的該功能結構域很相似，因此I3C要對WWP1發揮作用是完全可能的。通過蛋白晶體結構分析，研究人員對WWP1進行了結構拆解，結果顯示I3C同樣可以結合到WWP1的N端中心結構域中。而如果將結合部分突變，即使加入I3C，PTEN的功能仍然會被WWP1給抑製。「我們發現了一種可以調控腫瘤生成的關鍵分子，並且其天然存在於西蘭花和其他十字花科蔬菜中。」Pandlfi表示。
在實測中，I3C可以顯著抑製攝護腺癌細胞的生長，這是一種比較癌細胞生長情況和速率的方法，在給與I3C處理後，腫瘤體的生長速率下降，腫瘤明顯變小。除了體外模擬癌細胞生長，研究人員同樣研究了患癌小鼠中腫瘤體的生長過程，同樣地，腫瘤小鼠在I3C處理後也表現出腫瘤形成能力減弱的表現。實驗表明，WWP1-PTEN這條成瘤通路確實受到了I3C的干擾。
體內和體外實驗都顯示，I3C可以減緩腫瘤的形成
儘管現在只是在小鼠中觀察到了這種神奇現象，Pandolfi對此還是表示信心滿滿。「我們不僅發現了一條調控腫瘤生長的通路，更是提供了可以輕鬆抑製癌症的治療方法。」採用CRISPR或者I3C來破壞WWP1的功能確實看起來不錯，但是具體要使用多少劑量還需要進一步的研究來探討。不過，文章的第一作者Yu-Ru Lee表示，根據他們研究的數據來看，想要達到抗癌功效，你必須每天吃下6磅（相當於2.7千克左右）的十字花科蔬菜。
儘管一天要吃下如此多的蔬菜不可能實現，不過定期食用西蘭花獲得的抗癌分子總是聊勝於無的。而且科學家從西蘭花中的I3C獲得的寶貴啟示，或許也將開發出新一代的腫瘤治療方法，說不定到時候也會被叫做西蘭花療法呢？
原始論文：
Reactivation of PTEN tumor suppressorfor cancer treatment through inhibitionof a MYC-WWP1 inhibitory pathway
版權聲明本文轉自「環球科學」微信公眾號。
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