《自然》子刊：补充这种特殊氨基酸，或许还能帮助抗癌！

在生命的分子世界中，有一种被称为“手性”的现象，就像我们的左手和右手，同一面看似相同却无法完全重合。我们熟知的氨基酸中有许多也具有这样的特性：它们分为L型（左旋）和D型（右旋）两种对映体。在自然界中，构成人体蛋白质的几乎全是L-氨基酸，而D-氨基酸曾被认为主要存在于细菌细胞壁中，在高等生物中较为罕见。

然而，近年来的研究逐渐颠覆了这一认知。科学家发现，D-氨基酸在哺乳动物中也扮演着重要角色。其中，D-半胱氨酸尤为引人注目——它不仅能在大脑中调节神经发育，在胰腺中影响胰岛素分泌，还能参与保护肾脏组织。

如今，一项发表在《自然-代谢》的新研究还发现了D-半胱氨酸的新作用：抗癌。它在多种癌症细胞表现出抑制增殖的效果，并且还能够有效减缓小鼠体内肿瘤的进展。研究不仅揭示了D-半胱氨酸作为一种新型抗癌分子的作用机制，更为靶向癌症代谢提供了新的思路。

许多癌细胞生长过程中对半胱氨酸具有很大需求。例如三阴性乳腺癌、肺癌等类型的肿瘤细胞会过度表达一种名为xCT/CD98的转运蛋白，加速半胱氨酸朝内部转运。这些氨基酸最终被用于合成谷胱甘肽——细胞内最重要的抗氧化剂之一。

对于快速增殖的癌细胞来说，这一系统至关重要。癌细胞的代谢活动异常活跃，产生大量活性氧，以半胱氨酸为基础合成的抗氧化剂对生存必不可少。

正是由于结构相似，D-半胱氨酸能被癌细胞的xCT/CD98误认为是“正常货物”而大量摄入。一旦进入细胞，它便开始展现其独特的毒性作用。研究人员在筛选各种D-氨基酸对癌细胞的影响时发现，只有D-半胱氨酸能够有效抑制特定癌细胞的增殖。

▲D-半胱氨酸可以抑制肿瘤细胞的增殖（图片来源：参考资料[1]）

并且，它在细胞稀疏、快速增殖的区域，杀伤效果最强；而在细胞密集、接近融合的区域，效果显著减弱。这一特性暗示，D-半胱氨酸可能特别适用于攻击肿瘤边缘氧气充足、细胞接触较少的快速增殖区域，以及血液循环中的转移性癌细胞。

但D-半胱氨酸是如何发挥作用的呢？

研究人员发现，其关键靶点是一个名为NFS1的线粒体酶。NFS1是细胞中铁硫蛋白生物合成的核心酶，参与着包括线粒体呼吸、DNA合成与修复、核苷酸代谢在内的多种关键细胞过程。NFS1的功能是从L-半胱氨酸分子中“剥离”硫原子，用于构建铁硫簇——这是所有铁硫蛋白发挥功能所必需的结构单元。

图片来源：123RF

然而，当D-半胱氨酸结合到NFS1活性中心时，其硫原子的空间位置与催化必需的关键氨基酸残基距离过远，无法完成有效的硫转移。这一现象的直接后果是细胞内铁硫蛋白功能的全面崩溃，最终影响到多种细胞生理过程：线粒体功能受损、基因稳定性被破坏以及细胞周期停滞。

为了探索D-半胱氨酸的应用潜力，研究者构建了一批乳腺癌小鼠模型。他们在小鼠饲料中用D-胱氨酸替代L-胱氨酸，并结合每日两次注射D-半胱氨酸成功维持了血液中有效的药物浓度。结果显示，与对照组相比，D-半胱氨酸治疗显著减缓了肿瘤生长，治疗组小鼠的肿瘤体积明显更小。

未来，研究者计划进一步确定D-半胱氨酸的有效剂量以及安全性。这或许能为特定的癌症类型提供一种简单的治疗新策略。

参考资料：

[1] Joséphine Zangari et al, d-cysteine impairs tumour growth by inhibiting cysteine desulfurase NFS1, Nature Metabolism (2025). DOI: 10.1038/s42255-025-01339-1

欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系wuxi_media@wuxiapptec.com。

免责声明：本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。