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又一篇Nature揭示维生素C抗癌机制:调节干细胞功能

2017/08/23 来源:生物探索
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导读
8月21日,Nature期刊上又一篇文章揭示维生素C抗白血病机制,来自美国德州大学儿童西南医学中心(CRI)的研究人员发现,干细胞能吸收异常高水平的抗坏血酸盐(维生素C),然后调节自身功能,从而抑制白血病的发展。


8月17日,Cell期刊上的一项研究发现静脉注射高剂量的维生素C,有望抑制白细胞干细胞的增殖,从而阻止白血病的发展。8月21日,Nature期刊上又发表了一篇相似的研究成果,来自美国德州大学儿童西南医学中心(CRI)的研究人员发现,干细胞能吸收异常高水平的抗坏血酸盐(维生素C),然后调节自身功能,从而抑制白血病的发展。


“我们已经知道,维生素C水平低的人患癌风险增加,但还没有完全理解这是为什么。我们的研究提供了部分解释,至少对造血系统而言。” CRI的主任Sean Morrison博士说。

干细胞的新陈代谢一直难以研究,因为代谢分析需要大量的细胞,而身体每个组织中的干细胞十分稀少。在这项新研究中,研究人员开发了一种新技术能够测量干细胞等稀有细胞的代谢水平。

干细胞吸收高水平的抗坏血酸

研究人员发现,骨髓中的每一种造血细胞都有不同的代谢特征——以各自的方式吸收和使用营养成分。干细胞的主要代谢特征之一是它们吸收了异常高水平的抗坏血酸盐。为了确定抗坏血酸盐是否对干细胞功能有重要的作用,研究人员构建了缺乏古洛糖酸内酯氧化酶(Gulo)的小鼠,Gulo是大多数哺乳动物,包括小鼠(人类等灵长类动物缺乏Gulo,无法自身合成维生素C)用来合成自身抗坏血酸的一种关键酶。

这种酶的缺失使Gulo缺陷小鼠需要像人类一样通过饮食来补充的维生素C。研究人员因此可以控制小鼠抗坏血酸的摄入。他们预计,缺乏抗坏血酸可能会导致干细胞功能的丧失,然而却惊讶地发现相反的情况——干细胞的功能实际上增加了。然而,随之而来的代价是增加了白血病的风险上升。

抗坏血酸缺乏限制了TET2的功能

“干细胞使用抗坏血酸来调节DNA上的某些化学修饰丰度,这是表观基因组的一部分。”Michalis Agathocleous博士说,他是CRI的一名助理讲师。“表观基因组(如DNA甲基化)是细胞内的一套调节基因开启和关闭的机制。因此,当干细胞没有获得足够的维生素C时,表观基因组就会受到损害,从而增加干细胞功能,但也会增加患白血病的风险。”

几日前发表在Cell上的那研究发现,当一个抑癌基因TET2发生突变时,维生素C能够恢复其活性从而产生抗癌作用。TET2蛋白就是一种调控表观遗传的DNA去甲基化酶,它负责催化干细胞发育成成熟的血细胞,最终促使其像其他细胞一样正常死亡。TET2突变与血液系统的恶性肿瘤密切相关。在这项发表于Nature上的新研究中,抗坏血酸的抗癌作用同样与TET2有关。CRI 的科学家们发现,抗坏血酸的缺乏限制了组织中TET2的功能,这增加了患白血病的风险。

克隆性造血且TET2突变的患者需保障维生素C摄入

这些发现对患有一种常见的癌前疾病——克隆性造血的老年患者有重要意义。该病使患者具有更高的白血病和其他疾病风险,但尚不清楚为何某些患者会发展为白血病,而另一些患者不会。这项研究的结果可能会提供一些解释。

“克隆性造血的患者中最常见的突变之一就是缺失了一拷贝的TET2。我们的研究结果表明,患有克隆性造血且TET2突变的病人一定要保证摄入100%的日常维生素C需求。” Morrison博士说,“因为这些病人只有一拷贝TET2,他们需要最大限度地利用剩余的TET2抑癌活性来保护自己免患癌症。”

Hamon干细胞和癌症生物学实验室的研究人员打算利用这项研究中开发的技术寻找控制干细胞功能和癌症发展的其他代谢途径。他们还计划进一步探索维生素C在干细胞功能和组织再生中的作用。

参考资料:

Ascorbate regulates haematopoietic stem cell function and leukaemogenesis

Scientists discover vitamin C regulates stem cell function, curbs leukemia development

高剂量维生素C抗癌再被证实!这次是白血病

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