近日,著名医学期刊《自然•医学》上发表了一篇关于肿瘤干细胞的文章。来自新加坡的研究团队发现,人类非小细胞肺癌的肿瘤干细胞需要大量的蛋氨酸,以维持自身组蛋白的甲基化,这对于肿瘤干细胞的生长和致瘤作用至关重要。
同时,研究人员还发现,抑制蛋氨酸循环上的关键酶,可以大幅抑制肿瘤干细胞的生长和肿瘤的形成,且效果远好于现在治疗非小细胞肺癌的前线药物——顺铂。
肿瘤干细胞是什么?
传统观念认为,肿瘤是由体细胞突变而成,每个肿瘤细胞都可以无限制地生长。随着科学的发展与医学的进步,科学家们发现并非所有肿瘤细胞都能无限制地增殖,只有极少的肿瘤细胞具有自动再生,增殖和诱导肿瘤形成的能力。
于是,科学家们提出一种假说:肿瘤干细胞假说。这种假说认为只要存在肿瘤干细胞,肿瘤就不可能治愈。
在1997年,John与 Bonnet首次在白血病中鉴定出肿瘤干细胞。
2018年,顶级期刊《自然·医学》发表了一个令人震惊的CAR-T细胞治疗后复发的临床案例。研究人员发现导致患者死亡的癌细胞,都来自于同一个癌细胞,一个超级癌细胞就足以导致患者的复发和死亡。这个研究直接证实了人体存在肿瘤干细胞的假说。
肿瘤干细胞是癌症转移、复发的元凶,如果我们不能对付肿瘤干细胞,那治愈癌症将无从谈起。
如何有效识别并清除肿瘤干细胞,也是抗肿瘤治疗领域的热点之一。
新加坡的Bing Lim 和Wai Leong两位科学家的团队从非小细胞肺癌患者的原发组织中,分离出富含肿瘤干细胞的原代细胞系,并扩大培养。
随后发现肿瘤干细胞中蛋氨酸循环相关的代谢物高度富集。于是,研究人员对肿瘤干细胞中的蛋氨酸进行了重点研究。
研究人员短暂剥夺营养液中的蛋氨酸,发现肿瘤干细胞很快便失去了肿瘤形成能力,无法致瘤,而其他氨基酸,如苏氨酸、亮氨酸或色氨酸等,则没有这种影响。这说明,蛋氨酸在肿瘤干细胞的致瘤能力中发挥着关键作用。
但是蛋氨酸(甲硫氨酸)是构成人体的必需氨基酸之一,参与蛋白质合成。因其不能在体内自身生成,所以必须由外部获得。如果蛋氨酸缺乏就会导致体内蛋白质合成受阻,造成机体损害。
所以,为了保证正常细胞能够健康生长,研究人员没有对蛋氨酸直接“下手”,而是选择“曲线救国”方案,靶向蛋氨酸循环的下游通路。
蛋氨酸循环为细胞提供大量的代谢产物,这些代谢产物的一个重要作用是负责染色体组蛋白的甲基化,调节各种基因的表达。之前有研究发现,组蛋白甲基化的上调与多种癌症有关。
研究人员对蛋氨酸循环中的两个关键酶:MAT2A(蛋氨酸腺苷转移酶IIα)和SAHH(S-腺苷同型半胱氨酸水解酶)进行抑制,也发现能够逆转肿瘤干细胞组蛋白的甲基化,抑制其肿瘤形成能力。
尤其MAT2A的抑制剂FIDAS-5,会完全消除肿瘤干细胞组蛋白的甲基化,并能接近完全消灭其形成肿瘤的能力。而FIDAS-5对普通的肿瘤细胞以及正常细胞没有什么影响,显示了其对肿瘤干细胞的高度特异性。
随后,研究人员将非小细胞肺癌的肿瘤干细胞移植到小鼠身上,然后分别用安慰剂(玉米油)、顺铂、FIDAS-5进行治疗,发现FIDAS-5几乎能完全抑制肿瘤的生长,而顺铂却没什么效果。这表明,针对MAT2A的抑制剂,有强大的临床应用价值。
同时,人类非小细胞肺癌组织中,MAT2A蛋白有异常高表达。这表明,MAT2A蛋白可以作为非小细胞肺癌的潜在靶点,并克服常用化疗药物顺铂的耐药性。
目前,这份研究仍处于基础试验和动物试验阶段,但为人们对付肿瘤指明新的道路。
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我们开放性抗癌的群友“黄金流沙包”找到了以下关联药物信息
https://www.shsmu.edu.cn/news/info/1006/15834.htm。乳香是阿拉伯、印度、中国等国自古沿用至今的传统药物,具有抗炎、抗感染等多种功效,acetyl-11-keto-β-boswellic acid(AKBA)是乳香中最重要的活性成分。此次,王宏林课题组利用生物素标记的AKBA经过亲和纯化钓取小分子直接作用蛋白分子,通过质谱鉴定蛋白名称,免疫印迹和分子互作亲和力检测确认二者直接相互作用,验证出AKBA的主要直接作用蛋白为甲硫氨酸腺苷转移酶IIα(Methionine Adenosyltransferase2A,MAT2A)。
王宏林课题组揭示中药乳香中活性成分AKBA的直接作用靶蛋白及抑制银屑病的分子机制
2018年12月24日,TheLancet的首个开源子刊EBioMedicine在线发表了上海交通大学医学院/上海市免疫学研究所王宏林课题组研究成果。此研究揭示了传统药物乳香中的活性小分子化合物AKBA的作用靶点和作用机制。论文题目为“Identification of a natural inhibitor of methionineadenosyltransferase 2A regulating one-carbon metabolism in keratinocytes”。
乳香是阿拉伯、印度、中国等国自古沿用至今的传统药物,具有抗炎、抗感染等多种功效,acetyl-11-keto-β-boswellic acid(AKBA)是乳香中最重要的活性成分,多个国家课题组围绕AKBA研究发现此小分子具有抑制多种炎症相关通路和多个肿瘤细胞生长的能力,特别是王宏林研究员在早期研究中发现AKBA可以抑制巨噬细胞中NF-κB信号通路,并对小鼠银屑病模型有良好治疗作用,但是其直接作用靶点和作用机制还有待进一步发掘研究。
此次,王宏林课题组利用生物素标记的AKBA经过亲和纯化钓取小分子直接作用蛋白分子,通过质谱鉴定蛋白名称,免疫印迹和分子互作亲和力检测确认二者直接相互作用,验证出AKBA的主要直接作用蛋白为甲硫氨酸腺苷转移酶IIα(Methionine Adenosyltransferase2A,MAT2A)。并在生化水平和细胞水平都证实AKBA抑制MAT2A的酶活性,降低MAT2A催化反应的产物S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine,SAM)。通过影响MAT2A的酶活性和SAM的生成,AKBA可以影响单碳循环中的甲硫氨酸循环。SAM同时也是生物体中重要的甲基供体,其合成水平直接影响DNA和组蛋白的甲基化,研究结果显示AKBA主要降低组蛋白3赖氨酸27的三甲基化(H3K27me3)程度,ChIP-Seq和RNA-Seq结果显示AKBA通过影响该修饰调控多个炎症、细胞分化和增殖相关基因。通过对银屑病患者的皮肤的表皮做代谢组学分析,本论文首次阐明银屑病病人表皮中单碳循环异常,提示单碳循环或MAT2A蛋白有可能成为干预银屑病的新靶点和新机制。
上海交通大学医学院/上海市免疫学研究所助理研究员白晶和上海交通大学医学院博士研究生高媛媛是本论文的共同第一作者,上海交通大学医学院/上海市免疫学研究所王宏林研究员为通讯作者。该项研究得到国家自然科学基金青年项目、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金杰出青年基金、国家重点基础研究发展计划(973计划)、上海市卫计委面上项目、上海市教委项目和科技部企业国家重点实验室项目的资助。
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一种名为 乳香的香料,可能可以一直肿瘤干细胞蛋白质代谢的酶“MAT2A”。对普通细胞没有影响,对普通肿瘤细胞也没有影响,唯独一直那个肿瘤的干细胞。
乳香,可能是十分有意义的抗癌材料。!
也同时期待新加坡团队研发出人食用的MAT2A抑制剂。
如果找不到mat2a抑制剂的朋友,不妨去研究一下“乳香精油”外用与口服。
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