图片来自James Heilman博士/Wikipedia。

在一项新的研究中，来自美国纽约大学医学院等研究机构的研究人员发现阻断一种蛋白可释放出氧气来破坏肺癌细胞和乳腺癌细胞中的铁依赖性蛋白，从而延缓它们的生长并让它们更容易被杀死。相关研究结果于2017年11月22日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“NFS1 undergoes positive selection in lung tumours and protects cells from ferroptosis”。

人细胞含有48种已知依赖于铁硫簇发挥功能的蛋白。一旦遇到氧气，这些铁硫簇就会降解，因此如果正常的细胞要在肺部等高氧环境中存活下来，那么它们就必须不断地替换这些受到降解的铁硫簇，而且如果肺癌细胞想要以异常快地生长的话，它们应更加快速地替换这些铁硫簇。

这项新的研究证实肺腺癌细胞通过产生更多的蛋白NFS1而在这种氧气威胁中存活下来。这种蛋白从半胱氨酸中收集更多的硫元素用于产生铁硫簇。这些研究人员还发现已扩散到肺部的乳腺癌细胞一进入这种种高氧环境中就促进NFS1产生，而当它们在乳腺中时则不会如此。

主要研究作者、纽约大学医学院病理系助理教授Richard Possemato博士说，“我们的数据支持一种观点：NFS1为癌细胞抵抗氧气提供一种关键性的保护作用，我们希望找到去除这种保护作用的方法。”

在一种遗传方法中，这些研究人员利用短发夹RNA逐个地关闭2752个与细胞代谢相关的基因。他们发现许多在高氧水平中存活下来所必需的基因在低氧条件下并不那么重要。

引人注目的是，NFS1基因是在肺部中存在的高水平氧气下存活下来最为必需的，但对皮肤下的低氧气环境而言，则并非如此。当这些研究人员将含有或缺乏NFS1的癌细胞注射到小鼠的皮肤下（一种低氧环境）时，它们都同样地生长良好。但是这些癌细胞并不能在肺部中形成肿瘤。与小鼠中的这些发现相一致的是，对人类数据集的分析表明人肺腺癌细胞中的NFS1水平要高于附近的正常的肺部组织。

两种新的方法阻止肺癌生长

这些研究人员说，从两种角度而言，NFS1可能对肺癌细胞的存活是至关重要的。他们发现如果NFS1的活性不足以跟上氧气介导的铁硫簇破坏，那么癌细胞会耗尽产生重要的蛋白所需的这些关键性构成元件（即铁硫簇），因而停止增殖。或者，铁硫簇的数量可能用作检测铁水平的传感器。当这些铁硫簇的水平过低时，细胞“认为”它们缺乏铁，因而就从储存它的分子中释放出更多的铁。在对体外培养的癌细胞的研究中，这些研究人员发现这种“游离”铁的堆积会导致活性氧（ROS）产生，而ROS会破坏细胞膜，并导致一种被称作铁凋亡（ferroptosis）的细胞死亡。他们指出在未来还需在活动物体内开展进一步的研究来证实这一点。

Possemato说，“我们的研究提出人们在未来能够将对抗氧化剂让癌细胞免受ROS破坏的能力加以破坏的抗癌疗法与阻断NFS1的药物组合使用，从而促进通过铁介导的毒性导致的癌细胞死亡，即便肿瘤处于低氧条件下，也是如此。”

当前，这些研究人员正在筛选实验性化合物来阻断NFS1促进铁硫簇产生的能力。

参考资料：

Samantha W. Alvarez, Vladislav O. Sviderskiy, Erdem M. Terzi et al. NFS1 undergoes positive selection in lung tumours and protects cells from ferroptosis. Nature, Published online:22 November 2017, doi:10.1038/nature24637