《科學》：促氧化劑抗癌實錘了！科學家首次發現，維生素K3以獨特的方式殺死癌細胞丨科學大發現

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近年來，抗氧化領域最重磅的炸彈是：大量研究表明，抗氧化促癌。

早在2011年，一項發表在JAMA上的臨床研究顯示，通過膳食補充維生素E的健康男性，患前列腺癌的風險顯著增加17%[1]。

2019年，瑞典卡羅林斯卡醫學院的研究人員在《細胞》上發表一篇重磅研究論文，發現[2]。

僅半年之后，美國Roswell Park癌癥研究中心發表在JCO上的一項臨床研究表明，[3]。

就在去年，瑞典卡羅林斯卡醫學院的研究人員又發現，[4]。

看完上述研究成果，我猜你很自然就想到了一個問題：既然抗氧化劑會促癌，那促氧化劑能不能抗癌呢？

還真能！

今天，由美國冷泉港實驗室Lloyd C. Trotman領銜的研究團隊，在《科學》雜志發表了一篇重要研究成果[5]。

他們基于獨創的前列腺癌小鼠模型，發現在小鼠的飲用水中添加促氧化劑、水溶性維生素K前體——亞硫酸氫鈉甲萘醌（MSB），可以持久地抑制前列腺癌的進展。他們還發現，MSB是通過一種獨特的氧化性細胞死亡機制殺死癌細胞。

值得一提的是，除了可以抗癌之外，Trotman團隊還發現，MSB還可以通過類似的機制，將致死性X連鎖肌管肌病小鼠模型的生存時間延長1倍。

▲論文首頁截圖

作為一名研究前列腺癌的專家，Lloyd C. Trotman對2011年發表的SELECT研究數據印象深刻。

要知道，SELECT研究本身是想探索補充硒或維生素E在健康男性中預防前列腺癌的效果，結果二者不僅不具有防癌的效果[6]，反而增加了受試者患前列腺癌的風險[1]。

這一發現讓人大跌眼鏡。

在隨后的幾年里，陸續有多個研究發現了抗氧化劑的促癌作用。這讓Trotman團隊不得不思考一個問題：促氧化劑有可能具備抗癌的功能嗎？這個問題并沒有確切的答案。

在上述背景之下，Trotman團隊基于實驗室自主研發的、可熒光成像的轉移性前列腺癌小鼠模型RapidCaP，探索了促氧化劑是否存在抗癌作用。這個研究使用的促氧化劑主要為維生素K前體——甲萘醌（又稱維生素K3），而且以水溶性亞硫酸氫鈉甲萘醌（MSB）的形式給藥（濃度為150μg/ml）。

在連續18周的成像研究過程中，研究人員發現，與飲水的對照組小鼠相比，飲用水添加MSB的小鼠表現出顯著且持久的治療反應。值得一提的是，MSB治療效果的持久性甚至超過了去勢療法。

▲MSB的治療效果

那么，那些對MSB敏感的癌細胞，究竟是如何被MSB殺死的呢？

Trotman團隊將MSB殺死的癌細胞，與細胞凋亡、程序性壞死和鐵死亡的細胞做了比較。他們發現，三種常見死亡方式的阻斷藥物，不能抑制MSB對細胞的殺傷作用。這說明，MSB殺死的癌細胞的方式，與上述三者不同。

在后續的研究中，他們證實MSB誘發的是一種獨特的氧化性細胞死亡機制。

▲MSB治療后，癌細胞的死相

為了揭示這種獨特的死亡機制，Trotman團隊開始在全基因組層面篩選調節因子。

從篩查的總體來看，內吞作用與MSB誘導的細胞死亡密切相關。隨后基因層面的分析發現，MSB會氧化磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）VPS34的關鍵半胱氨酸，導致VPS34失活。而VPS34是內體上調節內吞（囊泡和膜的轉運）和自噬的核心成分。一旦VPS34失活，初級內體的形成就會出現異常，進而導致細胞死亡。

Trotman團隊將MSB誘導的這種獨特死亡方式命名為“triaptosis”。

▲機制示意圖[7]

上述機制讓Trotman團隊想到了另一種疾病——X連鎖肌管肌病（XLMTM）。

這是一種罕見的、MTM1基因突變引起的、會危及生命的先天性肌肉疾病。由于MTM1磷酸酶是VPS34的拮抗劑，因此MTM1的缺失，會增強VPS34的功能。

因此，Trotman想知道，能抑制VPS34活性的MSB，是否能治療X連鎖肌管肌病。

他們先構建了X連鎖肌管肌病小鼠模型，發現這些小鼠存活時間中位數是1個月，這與之前報道的類似。讓他們欣喜的是，那些在飲用水中加入MSB（150μg/ml）的X連鎖肌管肌病小鼠模型，中位存活時間是62天。

而且，MSB治療組的體重有所增加，肌肉組織學和肌纖維超微結構也得到了改善。

▲MSB治療X連鎖肌管肌病小鼠模型的效果

總的來說，Trotman團隊的這項研究成果表明，促氧化劑甲萘醌（維生素K3）可以通過抑制激酶VPS34的活性，破壞癌細胞的內吞，導致癌細胞發生獨特的“triaptosis”死亡。這不僅意味著促氧化劑具有抗癌能力，而且還指出了一個治療癌癥的新方向，靶向“氧化還原檢查點”。

此外，研究揭示的機制，還意外地為罕見病X連鎖肌管肌病找到了一種潛在的療法，未來也值得開展進一步探索。

最后，需要提醒大家的是，這項基礎研究還不足以支持在臨床上使用MSB治療前列腺癌，未來還需要臨床研究檢驗MSB的療效。此外，長期補充促氧化劑可能會產生有害后果[8]。

參考文獻：

[1].Klein EA, Thompson IM Jr, Tangen CM, et al. Vitamin E and the risk of prostate cancer: the Selenium and Vitamin E Cancer Prevention Trial (SELECT). JAMA. 2011;306(14):1549-1556. doi:10.1001/jama.2011.1437

[2].Wiel C, Le Gal K, Ibrahim MX, et al. BACH1 Stabilization by Antioxidants Stimulates Lung Cancer Metastasis. Cell. 2019;178(2):330-345.e22. doi:10.1016/j.cell.2019.06.005

[3].Ambrosone CB, Zirpoli GR, Hutson AD, et al. Dietary Supplement Use During Chemotherapy and Survival Outcomes of Patients With Breast Cancer Enrolled in a Cooperative Group Clinical Trial (SWOG S0221). J Clin Oncol. 2020;38(8):804-814. doi:10.1200/JCO.19.01203

[4].Wang T, Dong Y, Huang Z, et al. Antioxidants stimulate BACH1-dependent tumor angiogenesis. J Clin Invest. 2023;133(20):e169671. Published 2023 Oct 16. doi:10.1172/JCI169671

[5].Swamynathan MM, Kuang S, Watrud KE, et al. Dietary pro-oxidant therapy by a vitamin K precursor targets PI 3-kinase VPS34 function. Science. 2024;386(6720):eadk9167. doi:10.1126/science.adk9167

[6].Lippman SM, Klein EA, Goodman PJ, et al. Effect of selenium and vitamin E on risk of prostate cancer and other cancers: the Selenium and Vitamin E Cancer Prevention Trial (SELECT). JAMA. 2009;301(1):39-51. doi:10.1001/jama.2008.864

[7].Pannia E, Dowling JJ. A pro-oxidant suppresses unrelated diseases. Science. 2024;386(6720):380-381. doi:10.1126/science.adt2538

[8].Shieh PB, Kuntz NL, Dowling JJ, et al. Safety and efficacy of gene replacement therapy for X-linked myotubular myopathy (ASPIRO): a multinational, open-label, dose-escalation trial. Lancet Neurol. 2023;22(12):1125-1139. doi:10.1016/S1474-4422(23)00313-7

本文作者丨BioTalker