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艾德思:Science重大发现神秘抗癌药能治疗多种癌症

论文润色 | 2019/07/01 11:36:08  | 270 次浏览

 哈佛大学和霍普金斯大学双"爆料':西兰花的成分或许真能抗癌,还能防治精神分裂症.

 

西兰花,相信是很多人小时候的噩梦,但随着年龄的增长也逐渐接受并且爱上它.大概人到中年就是 "保温杯里泡枸杞,餐桌常见西兰花'吧.

 

科学家怀疑西兰花能抗癌,且已掌握重要证据.

 

近日,两篇关于西兰花的研究备受瞩目.首先是美国约翰斯•霍普金斯大学研究发现,西兰花嫩芽中的萝卜硫素有助调节精神分裂症患者脑部出现的某些化学失衡.  

另一项研究则来自于哈佛大学贝斯以色列女执事医疗中心(Beth Israel Deaconess Medical Center) 的研究人员 在 <科学>杂志发表文章, 指出了肿瘤细胞中PTEN活化降低的元凶之一——E3泛素连接酶(WWP1),同时 他们发现, 西兰花中的吲哚-3-甲醇(I3C)竟然可以有效恢复PTEN活性 , 进而遏制癌症发生发展 !

图片来源: Science

 

5月17日, 西兰花 登上顶级期刊Science杂志[1].来自美国哈佛医学院等公司的研究者们发现,利用来自西兰花中的天然化合物靶向名为 WWP1 的基因,能够抑制易患癌症的动物模型的肿瘤生长.

 

 

CAS号:700-06-1

分子式:C9H9NO

分子量:

 

除了西兰花,在许多十字花科的蔬菜中都能寻觅到 吲哚-3-甲醇(I3C) 分子的踪影,比如卷心菜和甘蓝等.不过研究人员也指出,需要每天吃上的西兰花才能获得足够的抗癌分子.而I3C抗癌机制的发现,有望引导新一代抗肿瘤疗法的研发.

 

 

图片来源:Science

 

PTEN: 与癌症"势不两立'的重要抗癌因子

 

PTEN是维持正常细胞生存所必需的肿瘤抑制因子,具有磷酸酯酶活性.其基因功能减弱后,立马就会让细胞产生与癌症相关的表征,因此PTEN作为抑癌的把门人具有重要意义.PTEN的失调即可导致抑癌功能减弱,作为PI3K/Akt通路的负调控因子,其缺失可导致PI3K/Akt通路过度活化,肿瘤自然不期而遇. PTEN基因的突变及异常表达不好控制,因此,激活/重激活/提高PTEN的活性,使其恢复正常水平就是相关癌症治疗的关键 .

 

PTEN蛋白的构象会特别地吸引到一种 WW结构域泛素E3连接酶1 ( WWP1 ),最近十几年的研究已经发现, 许多癌症类型中WWP1都会过度表 达 .WWP1的高表达与PTEN活性是"互斥'的 .同时, 抑制WWP1可重新激活PTEN功能 ,使其重新拮抗抗PI3K/AKT信号通路. 也就是说, WWP1正是抑制PTEN活化的元凶之一 ,也是解决PTEN活性受制的关键.

 

I 3 C: 西兰花等十字花科植物中常存的抗癌物质

 

3-吲哚甲醇 (indole-3-carbinol, I3C )是一种研究较为透彻的吲哚类物质.早在十几年前,就有科学家发现吲哚和异硫氰酸盐可以抑制动物模型中的肿瘤生长过程,它们可以保护细胞不受DNA损伤,抵抗细菌和病毒感染以及抵抗炎症.在一系列针对欧美人的大数据分析中,经常食用西兰花的欧美人群患前列腺癌的几率要比其他人低;一周食用5次西兰花等十字花科蔬菜的人群患肺癌风险会下降.

 

但I3C究竟是怎么起到抗癌作用的,这才是科学家一直想要调查清楚的. 通过体内外测试,研究人员指出, I 3C可以解除WWP1对PTEN的泛素化修饰,让PTEN回归质膜并募集二聚化,进而发挥其抗癌功能 .

 

 

 

当然, I 3C对抑制肿瘤生长有效 并不代表西兰花就能抵抗癌症,也就是说 "食物含抗癌物质'并不等于"食物抗癌'. 等量换算的话,每天要食用将近6斤十字花科的蔬菜才能达到潜在的抗癌效果,这对绝大部分人来说不大可能.这项研究最重要的作用,还是提供了一个新的抗癌靶点,这为新抗癌靶向药的研发提供了新方向,也是为癌症患者提供了新希望.

PTEN 是人类癌症中最常突变/缺失/下调或沉默的 肿瘤抑制基因 之一,其表达的蛋白质是一种磷酸酶.某些遗传性PTEN突变会导致以癌症易感性 (易患癌症) 和发育缺陷为特征的综合征.

 

由于肿瘤细胞的PTEN表达水平较低,因此,科学家们试图了解,是否将癌症环境下的PTEN活性修复到正常水平就能够释放该基因的肿瘤抑制活性.

 

 

前列腺癌细胞通常有PTEN失活(图片来源:Science)

 

为了找答案,哈佛医学院的Pandolfi博士及其同事首先开始寻找能够调节PTEN功能和激活的分子和化合物.研究小组在易患癌症的小鼠和人类细胞中进行了一系列实验,最终发现,一种名为 WWP1 的基因会产生一种抑制PTEN抑癌活性的E3泛素连接酶.

 

WWP1 在多种癌症中 经常过表达,包括前列腺癌/乳腺癌和肝癌.先前已有证据表明,该基因在癌症发展中发挥了作用.

 

那么,怎样使PTEN的"克星'失去功能呢?通过分析酶的物理形状,研究小组的化学家们意识到,一种名为 吲哚-3-甲醇 (indole-3-carbinol, I3C )的小分子可能是 抑制WWP1致癌作用的关键 .而I3C 是西兰花 和其它 十字花科蔬菜 中的一种成分.当Pandolfi博士等用I3C处理易患癌症的实验动物后,他们发现,这种在西兰花中天然存在的成分使WWP1失去了活性,从而释放出了PTEN的抑癌能力 (重新激活PTEN导致了由PI3K-AKT通路驱动的对肿瘤发生的有效抑制) .

 

总结来说,这项研究为通过重新激活肿瘤抑制因子来治疗癌症铺平了道路.由于PTEN受损以及WWP1过表达在多种人类癌症中普遍存在,因此,相关疗法可能具有广泛的应用.

 

接下来,Pandolfi博士团队计划进一步研究WWP1介导的对PTEN的调控.目前,WWP1是怎样与其它PTEN调控因子协调的仍不清楚.他们的最终目标是 开发出更有效的WWP1抑制剂. 科学家们认为,PTEN的重新激活可能为对抗肿瘤提供一种策略,而无论是通过CRISPR技术导致WWP1 基因失活 ,还是通过I3C造成WWP1的 药理学失活 ,都有望恢复PTEN的功能.

 

最后,需要强调的是,文章第一作者Yu-Ru Lee博士指出,现在还不要急着去菜场,因为,您必须每天 生吃 近6磅 抱子甘蓝 (与西兰花同属十字花科蔬菜;小编不知道为什么突然拿抱子甘蓝举例)才能获得 潜在的 抗癌益处.

功效二:防治精神分裂症 据世界卫生组织数据,精神分裂症在全世界的影响约为2100万人.精神分裂症的特征是幻觉/妄想以及思维/感觉/行为/感知和说话紊乱.精神分裂症治疗药物并非对所有人都完全有效,它们可能导致各种不良副作用,包括代谢问题增加心血管风险/无意识运动/坐立不安/僵硬和"颤抖'等.因此,迫切需要更高效且低副作用的新药解决以上问题.

 

杂志上发表的一项研究对比了精神分裂症患者和健康对照组之间大脑代谢的差异.结果表明,与健康人相比,精神病患者的大脑前扣带皮层区域的脑化学谷氨酸水平平均要低4%,大脑前扣带皮层中的谷胱甘肽含量显著降低了3%,丘脑中的谷胱甘肽含量显著降低了8%.而谷胱甘肽由三个较小的分子组成,其中一个是谷氨酸.众所周知,谷氨酸负责脑细胞间信息传递,且被认为与抑郁症和精神分裂症有关,因此这项研究进一步表明谷氨酸水平在精神分裂症发病过程中发挥作用.

 

而杂志上一项大鼠实验则表明,如果抑制脑部的谷氨酸转化为谷胱甘肽,大鼠脑细胞会呈现与精神分裂症患者大脑类似的活跃状态.但利用萝卜硫素促进谷氨酸向谷胱甘肽转化,大鼠脑细胞状态又趋于正常.

 

由于萝卜硫素改变了大鼠大脑中的谷氨酸失衡,影响了信息在大鼠脑细胞间的传递方法.于是,研究人员想要测试萝卜硫素是否能改变健康人大脑中的谷胱甘肽水平,看看这最终是否能成为精神障碍患者的一种策略.结果对健康受试者的研究显示,服用富含萝卜硫素的西兰花嫩芽提取物7日后,受试者大脑中的谷胱甘肽平均水平升高30%.

 

不过研究人员表示,精神分裂症患者是否安全使用萝卜硫素以及最佳使用剂量等还需要进一步实验确定.

 

参考资料:

[1]Broccoli sprout compound may restore brain chemistry imbalance linked to schizophrenia

[2]Natural compound found in broccoli reawakens the function of potent tumor suppressor

[3]Reactivation of PTEN tumor suppressor for cancer treatment through inhibition of a MYC-WWP1 inhibitory pathway

[4] Natural compound found in broccoli reawakens the function of potent tumor suppressor

[5]  Restoring tumor suppression

 

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