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抗癌新思路:科学家利用靶向线粒体制造能量危机,可饿死癌细胞

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众所周知,线粒体是人体细胞的“能量工厂”,为细胞的新陈代谢提供重要场所。

但你可知道,线粒体在肿瘤发展的过程中同样扮演着不可或缺的角色?一旦癌细胞失去线粒体,便无法形成肿瘤。

不少科学家正是利用线粒体这一功能特点,将线粒体作为研究抗癌药物的主要靶向目标

抗癌新思路:科学家利用靶向线粒体制造能量危机,可饿死癌细胞

科学家制造能量危机,饿死癌细胞

近日,发表在《自然》杂志的一篇研究中,德国马克斯普朗克衰老生物学研究所和瑞典哥德堡大学的研究团队共同研制出一种新型的小分子抑制剂,这种抑制剂通过特异性靶向癌细胞线粒体阻止癌细胞的增殖和肿瘤的生长,并且不会对其他健康细胞造成不良的影响

线粒体实际上含有自己的DNA,这些线粒体DNA分子(mtDNA)受一系列的蛋白质调控。研究发现,若靶向这些蛋白质,可破坏线粒体DNA中的基因表达。其中,一种称为线粒体RNA聚合酶(POLRMT)的酶,作为线粒体DNA表达的关键调节剂,可能会提供有希望的靶标。

抗癌新思路:科学家利用靶向线粒体制造能量危机,可饿死癌细胞

经过漫长的探索,研究人员发现了抑制POLRMT的化合物,并且进行了实验:对含有人类癌细胞的小鼠注射抑制POLRMT化合物。实验数据表明,POLRMT抑制剂至少可在一定时间内使癌细胞“饿死”,能明显降低肿瘤的活力,特异性地抑制肿瘤生长,且没有明显的毒副作用,不会影响到骨骼肌,心脏和肝脏等组织中健康细胞的生长繁殖,这为癌症治疗提供了潜在的机会。

不过,研究人员表示,尽管健康细胞最初可以承受压力,但它们最终也会开始挨饿。理想情况下,健康细胞应一直坚持到癌症被治愈为止,这是他们下一步研究将要解决的问题。

线粒体是如何为癌细胞的生长“保驾护航”的?

上个世纪20年代,德国生理学家Otto Warburg发现了癌细胞与正常细胞在能量代谢上有所不同:正常细胞的能量来源是糖类、脂肪和蛋白质,而癌细胞的唯一能量来源是糖。

当细胞中的线粒体遭受损伤时,能量的产量就会降低,而缺乏能量会直接威胁细胞的生存。在这种情况下,线粒体向DNA发出求救信号,告诉它做好糖发酵的准备,以便在缺乏线粒体的情况下细胞仍然能够制造能量,使自己生存下去。

收到线粒体发出的求救信号后,DNA中的一组基因就被激活了,包括癌基因和产生肿瘤血管的基因。DNA根据线粒体的指令,把正常细胞转变成癌细胞,保证了能量的持续供应,进而保证了细胞的继续生存。最后经过一系列复杂过程,癌细胞就变成了永生不死的发酵体。

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此前有研究表明,许多癌细胞可以不需要线粒体提供的能量就能存活,但癌细胞没有线粒体就不能生成新的DNA链(增殖形成肿瘤),因此,线粒体在肿瘤形成过程中发挥关键作用。这就意味着,被剥夺线粒体的癌细胞将无法再形成肿瘤,只有死路一条。

靶向线粒体还可“对抗”阿尔兹海默症

阿尔兹海默症是一种常见的神经退行性疾病,目前在医学上仍然没有可以完全治愈的方法。以前通过阻止淀粉阳性蛋白斑形成的治疗方法大多以失败告终,后来经过科学家的不断探索,发现了其他替代性的治疗方法,其中之一就是将阿尔兹海默症视为代谢性疾病

发表在《Nature》杂志上的一篇论文带来了阿尔茨海默症领域的一项突破进展。研究人员根据相关思路和前人的研究结果,对阿尔茨海默症小鼠模型做了NR测试,结果首次证实,修复线粒体健康能够减少阿尔茨海默症小鼠大脑中毒性斑块的形成,小鼠的线粒体功明显改善,从而改变小鼠的认知功能。

这也就意味着,线粒体的修复能使斑块蛋白减少,改善大脑功能,使大脑功能正常化,这正是所有阿尔茨海默症研究者和患者的终极目标,对治疗阿尔茨海默症有积极的意义。

此外,研究还发现这个治疗方法对帕金森等严重的线粒体和代谢缺陷疾病同样有显著作用。

抗癌新思路:科学家利用靶向线粒体制造能量危机,可饿死癌细胞

靶向线粒体的发现,对于预防和治疗癌症来讲,毫无疑问是一个重大的好消息。只要保证线粒体的健康,癌症产生的风险就会大大减少。日常生活中,我们要避免食用糖和精加工的淀粉食品、植物黄油、酥油和油炸食品、带化学物质的食品等,减少碳水化合物的摄入量,降低自由基、炎症等对线粒体的损伤,降低癌症产生的几率。

参考资料:

[1]《【Nature】抗癌新思路:制造能量危机,让癌细胞如同釜底游鱼!》.中国生物技术网.2021-01-04

[2]《学术前沿丨细谈线粒体与癌症的关系》.中国肿瘤时讯.2016-07-27

[3]《Nature:首个证据!靶向线粒体可“对抗”阿尔茨海默症》.生物探索.2017-12-12

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