氧對于我們的生存至關(guān)重要，我們每一次呼吸，都會(huì )從空氣中獲得氧氣，然后它會(huì )參與呼吸作用過(guò)程來(lái)生產(chǎn)能量。除此之外，一些活性氧家族的分子也會(huì )參與細胞的凋亡和代謝過(guò)程，例如過(guò)氧化氫濃度的升高會(huì )啟動(dòng)細胞程序性死亡。
比如當細胞內產(chǎn)生基因突變時(shí)，細胞就會(huì )急劇增加過(guò)氧化氫來(lái)擾亂細胞功能，這是清除異常細胞的一種保護機制。
盡管腫瘤生長(cháng)時(shí)的一些信號調節會(huì )需要過(guò)氧化氫，但如果水平過(guò)高它們也會(huì )撐不住而死亡。因此，當過(guò)氧化氫水平不斷攀升時(shí)，癌細胞會(huì )立刻釋放抗氧化劑來(lái)抵抗這種趨勢，從而能一邊維持代謝，一邊保證存活。
不過(guò)，麻省理工學(xué)院化學(xué)工程系的研究者意識到，這種平衡其實(shí)非常脆弱，只需要選擇性地增加過(guò)氧化氫就能打破平衡，讓癌細胞因過(guò)氧化氫而亡。
添加化合物成了最簡(jiǎn)單提升過(guò)氧化氫的方法，但我們需要一個(gè)傳感器來(lái)顯示用藥前后過(guò)氧化氫的水平變化。
研究團隊曾在4年前設計了一種酶peroxiredoxin-2，它可以通過(guò)熒光反映過(guò)氧化氫的變化。接下來(lái)便只要找到能讓細胞發(fā)光的化合物便夠了。

▲熒光顯微鏡下能看出過(guò)氧化氫的升高水平

在他們發(fā)表在《細胞化學(xué)生物學(xué)》的新研究中，作者對一個(gè)含有600種小分子的化合物庫進(jìn)行了篩選，這些化合物已經(jīng)通過(guò)了美國食品藥品監督管理局的審批。
他們首先設計了包含傳感器的癌細胞，然后將化合物添加到了這些細胞中，這樣就能通過(guò)觀(guān)察熒光變化來(lái)判斷哪些藥物真的能起作用。在多次的測試后，研究者找到了一些能夠顯著(zhù)升高過(guò)氧化氫的化合物。

▲篩選流程示意圖

一些化合物甚至還能夠發(fā)揮殺死癌細胞的作用。
其中有一種名為SMER3的化合物，它原本是一種抗真菌的藥物，卻能讓癌細胞內部過(guò)氧化氫水平明顯升高。
了解到這一信息，Sikes博士聯(lián)系了一名專(zhuān)門(mén)研究活性氧敏感型癌細胞的臨床專(zhuān)家，他們在結腸癌模型中測試了SMER3，結果發(fā)現其能將大部分癌細胞殺死。接下來(lái)他們還將在動(dòng)物模型和人類(lèi)樣本中繼續測試這種藥物，找到它抗癌的具體機制。
研究者推測，除了活性氧的水平對癌細胞生存有影響，另外一些活性氮和硫成分可能同樣有著(zhù)類(lèi)似的效果，是未來(lái)值得繼續探索的抗癌療法新方向。