氧對(duì)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(xì)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(xì)胞程序性死亡。

比如當(dāng)細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生基因突變時(shí)，細(xì)胞就會(huì)急劇增加過(guò)氧化氫來(lái)擾亂細(xì)胞功能，這是清除異常細(xì)胞的一種保護(hù)機(jī)制。

盡管腫瘤生長(zhǎng)時(shí)的一些信號(hào)調(diào)節(jié)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(dāng)過(guò)氧化氫水平不斷攀升時(shí)，癌細(xì)胞會(huì)立刻釋放抗氧化劑來(lái)抵抗這種趨勢(shì)，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(shí)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(xì)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(tuán)隊(duì)曾在4年前設(shè)計(jì)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(xì)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（圖片來(lái)源：參考資料[1]，Credit: Massachusetts Institute of Technology）

在他們發(fā)表在《細(xì)胞化學(xué)生物學(xué)》的新研究中，作者對(duì)一個(gè)含有600種小分子的化合物庫(kù)進(jìn)行了篩選，這些化合物已經(jīng)通過(guò)了美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局的審批。

他們首先設(shè)計(jì)了包含傳感器的癌細(xì)胞，然后將化合物添加到了這些細(xì)胞中，這樣就能通過(guò)觀察熒光變化來(lái)判斷哪些藥物真的能起作用。在多次的測(cè)試后，研究者找到了一些能夠顯著升高過(guò)氧化氫的化合物。

▲篩選流程示意圖（圖片來(lái)源：參考資料[2]）

一些化合物甚至還能夠發(fā)揮殺死癌細(xì)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(xì)胞內(nèi)部過(guò)氧化氫水平明顯升高。

了解到這一信息，Sikes博士聯(lián)系了一名專門研究活性氧敏感型癌細(xì)胞的臨床專家，他們?cè)诮Y(jié)腸癌模型中測(cè)試了SMER3，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其能將大部分癌細(xì)胞殺死。接下來(lái)他們還將在動(dòng)物模型和人類樣本中繼續(xù)測(cè)試這種藥物，找到它抗癌的具體機(jī)制。

研究者推測(cè)，除了活性氧的水平對(duì)癌細(xì)胞生存有影響，另外一些活性氮和硫成分可能同樣有著類似的效果，是未來(lái)值得繼續(xù)探索的抗癌療法新方向。

注：原文有刪減

參考資料：

[1] New screening method targets hydrogen peroxide in the search for new cancer therapeutics. Retrieved Nov 9th, 2021 from https://medicalxpress.com/news/2021-11-screening-method-hydrogen-peroxide-cancer.html

[2] Yining Hao et al, Screening compound libraries for H2O2-mediated cancer therapeutics using a peroxiredoxin-based sensor, Cell Chemical Biology (2021). DOI: 10.1016/j.chembiol.2021.09.003