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科学家发现癌细胞“自灭”开关,铁死亡密码被破解!

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癌细胞有一个致命弱点,它们增殖太快,快到会把自己淹没在有毒的活性氧中。

问题是,癌细胞知道这一点,所以它们会主动压制能够触发自我毁灭的分子通路。过去十多年,科学家们一直试图找到一种方法,绕过这道防线,强迫癌细胞走向死亡。现在,这个突破口终于出现了。



发表于顶级期刊《细胞》的最新研究显示,哥伦比亚大学赫伯特·欧文综合癌症中心的研究团队,历时十年,终于破解了一种名为“铁死亡"的细胞死亡形式的天然触发机制,并找到了一个极具临床潜力的药物靶点。

铁死亡:一种被卡住的抗癌工具

铁死亡(ferroptosis)是2012年才被正式命名的细胞死亡形式,机制上与凋亡、坏死等经典死亡方式截然不同。它依赖铁离子参与,通过细胞内脂质过氧化反应积累到临界点,引发程序性细胞崩解。

从理论上讲,铁死亡是对付癌细胞的理想武器。癌细胞因高速增殖而天然积累大量活性氧(ROS),本应更容易被推向铁死亡的边缘。问题是,实验室里能做到这一点,主要靠化学手段,而那些化学物质本身毒性太强,根本不适合做成药物。

更棘手的是,此前研究发现的铁死亡核心调控蛋白GPX4,是细胞生存的必需品。让GPX4失去活性,动物直接死亡,这意味着任何针对GPX4的药物,毒性都可能难以接受。

整个领域因此陷入了一种尴尬的僵局:知道铁死亡有用,却找不到安全可行的方式来触发它。

十年追踪,从p53到完整通路

这项研究的起点,可以追溯到2015年。

当时,论文资深作者魏顾带领团队发现,经典肿瘤抑制基因p53是铁死亡诱导通路的关键参与者。但p53只是入口,通路上其他的分子是什么,当时完全不清楚。

“当我们发表那篇论文时,我们就说必须找到原生信号,"魏顾回忆道,"但最终花了十年,我们才找到那条通路。"

拖了这么久,一个重要原因是缺乏线索。现有文献几乎全部围绕化学诱导的铁死亡通路展开,天然触发机制在哪里,没有人知道从哪里开始找。

研究团队决定采用最暴力也最系统的方法:全基因组CRISPR筛查。

他们用CRISPR-Cas9基因编辑技术,在培养的癌细胞中逐一敲除基因组里的每一个基因,然后观察哪些细胞失去了在高活性氧环境下发生铁死亡的能力。这相当于在一栋有数万个房间的大楼里,逐间关灯,看哪间灯灭了之后整栋楼就暗了。

筛查结果指向了一个此前从未与铁死亡明确关联的基因:GPX1。

GPX1:精准打击癌细胞的新靶点


图片来源:Cell(2026)。DOI:10.1016/j.cell.2026.01.009

从GPX1出发,研究人员向外扩展,逐步拼出了天然铁死亡通路的完整图谱。

这是一个协调运作的蛋白质与脂质系统,负责感知细胞内活性氧的浓度并做出响应。当活性氧积累到危险水平,细胞面临两个选择:要么启动修复机制控制损害,要么在无法修复时触发程序性自毁,也就是铁死亡,以防止受损细胞危害整个机体。

GPX1在这套系统中扮演的角色,与此前被视为“不可碰"的GPX4截然不同。

GPX4对所有细胞的生存都不可或缺,失去它就是死路一条。但GPX1是可替代的,至少在活性氧水平正常的情况下如此。研究发现,GPX1基因被敲除的动物能够正常发育生长,没有明显异常。

这个发现意义重大。它意味着,在正常组织中,GPX1的缺失是可以被耐受的,但对于活性氧水平远高于正常细胞的癌细胞而言,GPX1是维持生存的绝对依赖。

“癌细胞增殖速率极高,产生的活性氧水平远超正常细胞,"魏顾解释道,“正常组织可以容忍GPX1的缺失,但癌细胞绝对依赖GPX1来维持生存。"

这正是一个理想药物靶点的特征:打击癌细胞,放过正常细胞。

从发现到药物,已经在路上

研究团队并没有停留在机制发现层面。

“我们实际上正在制造GPX1抑制剂,"魏顾透露,“由于它对正常细胞无效,只影响癌细胞或其他病理细胞,它们最终可能比现有疗法副作用更少。"

论文第一作者、顾实验室博士后夏章川表示,团队对GPX1作为新治疗策略靶点的潜力感到兴奋,应用范围不仅限于癌症,还包括以高活性氧为典型特征的神经退行性疾病,如亨廷顿病和帕金森病。

这一潜力扩展是合理的。铁死亡通路的核心逻辑是感知并响应氧化应激,而氧化应激在多种疾病的发病机制中都扮演着核心角色。GPX1抑制剂如果能够选择性地在高活性氧环境中发挥作用,理论上可以跨越多个疾病领域。

当然,从实验室的抑制剂到真正能用于临床的药物,还有漫长的路要走,包括动物实验、毒理学评估、临床试验的各个阶段。但方向已经清晰,靶点已经找到,这在任何药物开发的故事里,都是最难迈过的那一步。

十年,一个通路,一个靶点,和一扇重新打开的门。

信息来源:https://phys.org/news/2026-03-discovery-natural-mechanism-ferroptosis-longstanding.html

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