近日,天津大學教授葉升團隊成功破解了癌細胞的一個重要生存密碼,為研發新型抗癌藥物打開了一扇新大門。
人體乳酸的產生主要源於無氧代謝過程,惡性腫瘤細胞有個特殊的生存本領:即便在氧氣充足環境,它們都像發酵面團一樣快速產生乳酸來供給自身所需能量。更狡猾的是,它們還能通過一種叫單羧酸轉運蛋白的「運輸工」,把乳酸運送到周圍環境中,既給自己清理了「垃圾」,又製造出有毒環境阻擋免疫細胞的攻擊。
這個發現讓科學家們意識到,如果能破壞單羧酸轉運蛋白的運輸能力,就能有效打擊癌細胞。這些「運輸工」究竟如何運送乳酸?葉升團隊一層層地揭開這一蛋白家族的秘密。2020年,他們發現這類運輸蛋白工作呈現協同效應,在乳酸濃度高時活性升高,迅速將乳酸運出細胞,在乳酸濃度低時停止工作。2022年,他們又發現關鍵伴侶蛋白如何幫助單羧酸轉運蛋白在細胞表面「安家」。
今年3月,團隊持續攻關,發現單羧酸轉運蛋白運輸乳酸需要完成一套精密的「質子泵」動作:首先通過特定的氨基酸捕捉質子,像擰開瓶蓋一樣打開運輸通道;接著乳酸分子像坐滑梯一樣進入指定位置;最後通過電荷變化將乳酸「彈射」出去。這個過程需要多個關鍵位點的精密配合,就像一場編排完美的「分子舞蹈」。
基於這些發現,研究團隊從傳統中藥化合物庫中篩選出一種名為「水飛薊賓」的天然化合物,該小分子精準卡在單羧酸轉運蛋白的底物結合中心處阻斷其「分子舞蹈」,從而破壞它的運輸能力。實驗測試顯示,「水飛薊賓」有效抑制了肝癌細胞的生長。
目前該成果已發表在《中國藥理學報》,並獲得國家自然科學基金、科技部重點研發計劃等支持。
「這項研究不僅讓我們更深入瞭解癌細胞的生命活動,也為開發副作用更小的靶向抗癌藥物提供了新思路。」葉升表示,未來團隊將繼續優化藥物設計,爭取早日為癌症患者帶來更安全有效的治療選擇。◇