本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
细胞凋亡或程序性细胞死亡是细胞生命的一大真理,这是一个至关重要的过程,它不仅是新细胞产生的必要条件,也是防止旧细胞失控的关键。当细胞规避这一真理时,它们开始不受控制地分裂并导致癌症。在过去的三十年中,我们对癌症的认识已经证实,细胞凋亡正常机制的崩溃在将细胞推过临界点进入癌变状态方面起着核心作用。在众多的抗癌策略中,其中一种是尝试寻找能够迫使细胞恢复其细胞凋亡正常平衡的药物。现在,这项努力可能已经找到了一个意想不到的盟友。
氯己定是一种抗菌和抗牙菌斑化合物,是漱口水的常见成分,通常以0.1%或0.2%的溶液形式存在。在《应用化学》杂志上发表的一篇论文中,德国科学家报告了氯己定及其相关“表亲”亚历定的一种意想不到的效果:它们通过阻断一种重要的蛋白质-蛋白质相互作用来抑制口腔中的癌细胞。这项研究为研究这类化合物作为抗癌剂开辟了新的方向,也为了解寻找日常化合物的新潜在用途的价值提供了启示。这项努力的一大优势在于,这些“再利用”的化合物已经通过了FDA要求的安全测试,有可能缩短其新用途的批准期限。
蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)通常被认为是药物发现的下一个前沿领域。它们几乎参与了健康和疾病中每一个重要的分子水平事件。传统药物通过阻断单一蛋白质的作用(通常像钥匙配锁一样嵌入其中)来发挥作用,但由于蛋白质-蛋白质相互作用远多于单一蛋白质,因此开发能够破坏这些相互作用的药物具有巨大的潜力,其中许多相互作用在癌症等疾病中会上调。不幸的是,靶向PPI非常困难,原因有很多;它们具有大的、分散的界面,这使得小有机分子难以跨越其表面积,并且通常那些能够跨越的分子又太大,无法满足理想药物的许多特性,例如首先进入细胞的能力。
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蛋白质-蛋白质相互作用中最受研究的之一是促凋亡和抗凋亡蛋白家族之间的相互作用,称为Bcl-2家族。这些蛋白质存在于我们所有的细胞中。顾名思义,一组蛋白质加速细胞凋亡,而另一组蛋白质抑制细胞凋亡。在正常细胞中,通常在两组蛋白质相互结合并相互调节功能的情况下,这两种活动之间存在精确的平衡。这是一个精细的平衡,确保细胞仅在需要时才活跃,并且任何失控的细胞都会被消除。在癌症中,这种精确的平衡被破坏,抗凋亡蛋白过度表达并占据主导地位。一种名为Bcl-Xl的抗凋亡蛋白尤其使其通常等效的促凋亡蛋白伙伴Bak结合起来,并阻止细胞自杀;这种分子水平的争斗导致不受控制的细胞分裂。多年来,研究人员试图寻找许多可以阻断Bcl-Xl并释放Bak蛋白的类药物分子和肽,但没有一项尝试产生临床上市的药物。
德国的研究人员所做的是筛选约4000种日常化合物,以寻找可能阻断Bcl-Xl蛋白的化合物。他们发现了两种用途截然不同的化合物,这令人惊讶。氯己定和亚历定是漱口水的常见成分。研究发现,这两种化合物在远低于漱口水中浓度的浓度下即可抑制Bcl-Xl – Bak相互作用。因此,口腔表面暴露的细胞浸泡在相当高浓度的、能够阻止至少一种与癌症相关的机制发生的小分子中。研究人员还进行了进一步的实验,包括计算机建模,确定了这两种化合物在Bcl-Xl蛋白上的结合位点。该位点与Bak蛋白占据的位点相同,进一步支持了漱口水成分与抗凋亡蛋白的阻断相互作用。
最后,研究人员测试了这两种化合物对来自舌头和咽部的癌细胞的影响。研究发现,这两种化合物均能显着降低这些细胞中细胞凋亡抑制的程度,从而将分子的分子水平相互作用与实际的抗癌效果联系起来。
这项研究之所以有趣,有以下几个原因。它直接引出了一类可能具有良好抗癌活性的新化合物;很可能化学家必须修改这些化合物的结构以改善其性质,但这正是化学家一直最擅长的事情。抑制蛋白质所需的治疗浓度已经超过了普通漱口水中的浓度;这也可能表明具有健康的安全性。一个更引人入胜的问题是,使用漱口水是否与较低的口腔癌发病率相关。关于漱口水与口腔癌之间关系的文献一直令人困惑,而且似乎没有大规模的研究调查可能的联系。通过提出一种可能的癌症预防机制,这项研究为收集关于漱口水及其成分可能具有抗癌作用的流行病学数据提供了强烈的动机。现在就开始用漱口水漱口还为时过早,因为这些化合物仅针对一种相互作用,而且我们没有足够的高浓度和长期影响的数据。但这绝对是一个有希望的开始,为有趣的实验指明了方向,而这正是科学最擅长做的事情。
然而,最令人兴奋的是,这项研究提出了在日常化学产品中,在我们的浴室和厨房壁橱中,可能隐藏着哪些其他类型的治疗效果。大自然比我们想象的有趣得多,分子通常过着双重生活。下次刷牙或洗碗时,请思考一下这一点。