《科学》:西兰花里的这种分子,真的可以抑制癌症
2019-05-17 07:43

《科学》:西兰花里的这种分子,真的可以抑制癌症

本文来自微信公众号:学术经纬(ID:Global_Academia),封面:视觉中国


今日,顶尖学术期刊《科学》上刊登了一篇重磅论文。由哈佛大学科学家领衔的一支科研团队发现,西兰花等十字花科植物中的一种天然分子,真的可以抑制肿瘤生长。



我们知道,癌症的发病有很多种原因,其中很多病例的背后是基因突变。如果致癌基因发生突变,变得过于活跃,就会驱动癌症的发生。同理,如果抑癌基因发生突变,失去功能,也一样会促进癌症的发展。


在诸多抑癌基因中,PTEN是人类癌症里最常发生突变的基因之一。一旦它的功能受到影响,就会损害人体的抑癌能力。先前的研究也证实了这一点:人们发现,在癌细胞里,PTEN蛋白水平有着明显降低。这也从侧面说明,这种抑癌基因的确和癌细胞水火不容。


那么问题来了。如果我们能重塑PTEN的正常水平,是否就能释放它的抑癌活性,从而预防癌症发生?


本研究的图示(图片来源:参考资料[1])


为了回答这个问题,我们首先要知道为啥癌细胞里的PTEN活性会出现降低。在小鼠模型和人类细胞中,科学家们做了一系列的实验。通过免疫沉淀和质谱分析,他们发现一种叫做WWP1的E3泛素连接酶会与PTEN蛋白直接结合。而通过给PTEN蛋白添加泛素,WWP1能够阻碍PTEN的双聚化和膜定位,从而影响它的抑癌功能。


有趣的是,WWP1在包括前列腺癌、乳腺癌、以及肝癌等多种癌症里,都会出现过表达的现象。这也再次证实它在癌症发病中扮演了重要的角色。


顺着这个发现,科学家们很自然地想到,如果能抑制WWP1的功能,或许就能解放PTEN,让它重新恢复对癌症的抑制。通过分析WWP1的结构,并辅以模拟计算,科学家们发现一种叫做“吲哚-3-甲醇”(indole-3-carbinol,I3C)的天然化合物能有效抑制WWP1的功能,而I3C在西兰花等十字花科植物中非常普遍。


I3C在西兰花等十字花科植物里非常普遍(图片来源:Pixabay)


“我们发现了一个驱动癌症发展的重要成员。”本研究的通讯作者,哈佛医学院的Pier Paolo Pandolfi教授说道,“而这个酶能够被西兰花和其他十字花科中的一种天然化合物所抑制。”


当然,计算模拟的结果并不能当作最终结论。这种化合物能否抑制肿瘤生长,还需要通过动物实验来证实。于是,研究人员们选用了一种过量表达MYC的小鼠模型作为实验对象——基因调控网络的分析结果表明,过量表达MYC,就会在小鼠体内带来大量WWP1,从而损害抑癌能力,诱发癌症的发生。


而I3C的治疗,真的可以抑制癌症。在这些小鼠模型中,只需接受一个月的I3C治疗,就能显著缩小肿瘤的体积。而生化实验也表明,I3C可以抑制WWP1对PTEN的泛素化修饰,从而让PTEN回到它应出现的部位,实行它应有的抑癌功能。


一个月的I3C治疗,能够缩小小鼠肿瘤的体积(图片来源:参考资料[1])


这些结果也再次表明,在西兰花等十字花科植物中常见的I3C,能够以研究人员们所预期的方式,恢复PTEN的抑癌功能。


这项研究在发表后,引来了许多关注。而《科学》杂志也特地为其撰写专题报道,介绍这一发现的潜在应用价值。


《科学》杂志对这项研究做了专文介绍(图片来源:参考资料[2];学术经纬注:论文中的I3C,在这里被写成了IC3)


当然,我们也需要强调,“来源于西兰花的分子”能够抑制癌症,并不代表“吃西兰花”就能预防癌症。本研究的第一作者Yu-Ru Lee博士也指出,如果要按等量换算,要达到潜在的抗癌效果,每天大概要生食将近6斤十字花科的蔬菜,这显然并不现实。


也正如Pandolfi教授所言,这一研究的意义,不在于“多吃西兰花”,而在于揭示了一条重要的信号通路,且提供了一个被证实的抗癌靶点。在这些发现下,我们有望开发出更有效,更专一的WWP1抑制剂,带来能真正抑制癌症的药物。


参考资料:


[1] Yu-Ru Lee et al., (2019), Reactivation of PTEN tumor suppressor for cancer treatment through inhibition of a MYC-WWP1 inhibitory pathway, Science, DOI: 10.1126/science.aau0159

[2] Ramon Parsons, (2019), Restoring tumor suppression, DOI: 10.1126/science.aax5526

[3] Natural compound found in broccoli reawakens the function of potent tumor suppressor, Retrieved May 16, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-05/bidm-ncf050919.php

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