華人科學家設計秘密武器分子「血紅素隔離肽」，有效阻止非小細胞肺癌細胞生長丨醫麥猛爆料

2019年4月25日/醫麥客 eMedClub/--德克薩斯大學達拉斯分校的科學家們已經證明，大多數肺癌細胞的生長速度與一種關鍵的氧氣代謝分子（血紅素隔離肽，HSPs）的可用性直接相關。

在最近發表在《癌症研究》(Cancer Research)雜誌上的一項臨床前研究中，生物學家張莉(Li Zhang)博士和她的團隊發現，當小鼠接觸到的血紅素(血紅蛋白中的氧結合分子)受到限制時，它們肺部腫瘤的擴張速度會減慢。研究人員還發現，當血紅素含量高於正常水準時，這些腫瘤的生長速度會加快。

縱橫諜海期間的癌細胞

Sagar Sohoni和Poorva Ghosh是這項研究的共同第一作者，也是張實驗室的博士生。他們合作研究了一系列工程分子使血紅素不進入癌細胞。張說，這些血紅素隔離肽(HSPs)能夠從細胞之間的空間「劫持」血紅素，使腫瘤能夠進入細胞，同時將血紅素留在健康細胞中。「血紅素隔離對正常細胞沒有負面影響，」張說。「它們自己合成所需的小血紅素。而且，我們的肽不會進入細胞，所以不會引起很多副作用。」

這一發現為治療非小細胞肺癌(NSCLC)提供了一條潛在的新途徑，每7例肺癌患者中的6例死於該種癌症，這是美國癌症相關死亡的主要原因。

（圖片來源：Targeted Oncology）

「我的整個職業生涯都在研究血紅素，」張說，她於2007年加入德克薩斯大學達拉斯分校。「2013年，我開始研究肺癌。在那段時間裡，我們的研究結果令人信服地證明了血紅素與這種疾病的相關性。」

張為自然科學和數學學院生物科學教授，2011年編輯了一本關於血紅素生物學的教科書。她之前的研究證實，肺癌細胞消耗氧氣的速度比正常的肺細胞要快，這表明血紅素的關鍵作用。張說:「腫瘤細胞是如何利用它們所處的環境的，這很有趣。肺部富含氧氣，但肺部需要血紅素來利用氧氣。」

該團隊強調，其潛在的治療方法是為了配合化療或其他形式的癌症治療而設計的，而不是單獨使用。

「這種方法不會殺死腫瘤，但它會延緩它們的成長，」張說。「因此，它不會是一種獨立的治療方法，但它可以取代依賴於抑製血管生成(即新血管的生成)的效果較差的治療形式。」

張的新研究結果強調，腫瘤利用葡萄糖以外的分子來產生能量。自20世紀20年代以來，人們就知道葡萄糖是一種用來餵養腫瘤的糖。血紅素生成越多，消耗的氧氣就越多，從而產生更多的三磷酸腺苷(ATP)——一種在活細胞中為許多活動提供燃料的攜帶能量的分子。去掉血紅素，癌細胞的生長就會減慢。

「多年前，人們認為癌細胞不需要氧氣，只需要葡萄糖來產生能量，」張說。「現在我們知道大多數癌細胞使用氧氣，這種類型的肺癌細胞就是一個例子。它通過氧化葡萄糖來更有效地產生能量，每個葡萄糖分子大約產生30個ATP分子。」

證明缺乏血紅素的癌細胞的進展減少本身就是一個令人信服的例子。為了強調這一點，張的團隊對非小細胞肺癌細胞進行了改造，使它們能夠更快地獲得血紅素。這些細胞表現得和預期的一樣——侵略性和侵入性，快速消耗氧氣併產生更多ATP。「與周圍的正常細胞相比，癌細胞的能量需求非常高，」張說。「當更多血紅素可用時，NSCLC細胞以驚人的速度生長和繁殖。」

下一步的計劃是繼續改進HSPs的設計，創造出一種適用於人類的版本的HSPs，「進一步優化其功效，同時繼續證明其毒性較低，」張說。

參考來源：

Sagar Sohoni et al. Elevated heme synthesis and uptake underpin intensified oxidative metabolism and tumorigenic functions in non-small cell lung cancer cells, Cancer Research (2019). DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-18-2156