科学家发现海参含有强效化合物,可对抗恶性肿瘤.

简而言之, 科学家发现,海参中的一种化合物可以阻断Sulf-2酶,Sulf-2是一种帮助癌细胞在体内扩散的酶。海参提取物的较小片段与完整化合物一样有效,但副作用更少。这种化合物专门针对癌细胞,而不会像传统化疗那样广泛攻击健康细胞。
密西西比大学——密西西比大学的科学家们发现,一种黏糊糊的海参可能蕴藏着阻止癌细胞扩散至全身的秘密。这项重大突破或将改变医生治疗某些最具侵袭性肿瘤的方式。
在密西西比大学生物分子科学系副教授维托·波明博士的带领下,研究人员发现,从海参中提取的一种类糖化合物可以有效抑制一种名为Sulf-2的酶。Sulf-2酶在癌症患者体内就像一个细胞“捣蛋鬼”。当这种酶过度活跃时,它会加速肿瘤生长,扩散到身体其他部位,并对传统疗法产生抵抗作用。Sulf-2酶与乳腺癌、肺癌、胰腺癌以及头颈癌都存在关联。
海参化合物在实验室测试中优于现有疗法。更妙的是,这种化合物的较小片段保留了其抗癌功效,同时可能减少副作用,解决了当今癌症治疗中最大的难题之一。
Pomin博士告诉StudyFinds主编Steve Fink:“天然产物的药物发现和开发主要集中在陆地化合物上。我们发现海洋衍生化合物,尤其是抗癌海参化合物,这表明海洋生物多样性中可能隐藏着药用化合物。由于海洋环境的可及性较低,以及研究主要集中在陆地来源,这些化合物目前尚未得到充分开发。海洋环境应该被视为一种独特而丰富的新型强效药物资源。”
海参为何在医学上如此重要
海参,这种生活在海底的团状生物,会自然产生复杂的糖分子,作为其防御系统的一部分。科学家们正越来越多地从这些海洋生物中挖掘药物化合物,以帮助人类抵抗疾病。
研究人员测试了各种源自海洋的化合物,以对抗有害的Sulf-2酶。从佛罗里达海参(Holothuria floridana)中提取的提取物在所有测试材料中脱颖而出,成为当之无愧的赢家。
“海参化合物属于一类名为糖胺聚糖的分子。在癌症发展过程中,人体内的Sulf-2天然底物也属于这类化合物,”Pomin博士解释说。
这种化合物的作用机制与大多数癌症治疗方法不同。它不是直接与酶的正常功能竞争,而是改变整个酶的运作方式。这种阻断通常能产生更稳定、更可预测的效果,使其作为一种治疗方法更具潜力。
与癌症的关联机制
Sulf-2 通常扮演着分子编辑器的角色,通过修改细胞表面的糖链来控制细胞间的通讯。在健康组织中,这种编辑过程有助于调节细胞的生长和运动。然而,癌症劫持了这一系统,使 Sulf-2 成为肿瘤生长的帮凶。
这种酶在多种癌症中变得过度活跃,以促进肿瘤生长和癌症向身体远处扩散的方式编辑细胞信息。此前研发Sulf-2阻滞剂的尝试一直因有效性和严重的副作用而受阻。
计算机模拟揭示了海参化合物的确切作用机制。其独特的结构使其能够锁定Sulf-2酶的特定区域并干扰其机制。
Pomin博士告诉StudyFinds:“海参糖与常规Sulf-2底物相比,既有化学差异,也有相似之处。这使得海参糖成为这种癌症相关酶的竞争性抑制剂,从而减缓癌症进展。”
最有希望的发现之一是将海参大分子分解成更小的片段。研究小组发现,大约相当于原始化合物七分之一大小的碎片仍保留了大部分抗癌功效。
较小的药物分子通常对患者来说意味着更好的消息。它们通常副作用更少,更容易生产,并且可以通过修改来提高疗效。该团队的实验表明,中等大小的碎片保持了强度,而最小的碎片则失去了效力。
实验室测试证实,海参化合物可以有效干扰酶的正常靶点。血液凝固是另一个重要的考虑因素。许多海洋衍生化合物会增加出血风险,但较小的海参碎片对血液凝固的影响极小,同时保持了其抗癌特性。
先前的研究表明,海参化合物可以减少头颈癌实验室模型中的癌细胞侵袭,从而显著降低癌症的侵袭性。
这项发表在《糖生物学》(Glycobiology)杂志上的研究确定了使该化合物有效的特定结构特征。科学家可以利用这些知识设计出比天然化合物效果更好的合成版本。
目前的癌症治疗常常因为肿瘤产生耐药性或患者无法耐受毒性副作用而失败。海参化合物的靶向治疗和较轻的副作用表明,它有可能与现有疗法协同作用,改善患者的治疗效果。这种海洋提取物并非像化疗那样广泛攻击细胞过程,而是专门针对致病酶,同时可能不影响健康细胞。
“它们既可以作为高侵袭性癌症病例的辅助治疗,也可以作为初期和轻度病例的一线治疗,”Pomin博士说道。“海参化合物天然无毒。它是以海参为主要食材的亚洲美食的一部分。另一方面,众所周知,化疗药物具有高度的细胞毒性,对患者具有侵袭性。海洋可以提供更绿色、更安全、更有前景的低毒抗癌药物资源。”
这一发现表明,一些最强大的抗癌武器可能就隐藏在海洋生物中。随着研究人员继续探索海洋生物以寻找新药,像这种海参提取物这样的化合物可能会彻底改变癌症治疗,为现有疗法提供更精准、更低毒的替代方案。
当然,在将这种化合物转化为实际药物之前,还有很多工作要做。
“在最终将这种化合物投入人体临床试验之前,我们仍需要使用动物模型进行一些临床前研究。这种方法将在正式将这种海洋化合物推向医药市场之前提供主要结论,”Pomin博士说道。“在进行这些临床研究的同时,还必须设计和提出化学合成路线。这将提供一种替代方案,以克服这种海洋化合物作为天然产物产量有限的问题。”
“此外,我们必须从链组织和结构域的角度,对海参化合物的聚合物性质进行一些结构研究,”他继续说道。“这项分析研究将为揭示海参化合物在原子和分子水平上的结构异质性,以及与Sulf-2相互作用和抑制的特定结构序列奠定基础。”
论文摘要
方法论
研究人员使用多种实验室技术,测试了来自海洋的各种硫酸化化合物对酶 Sulf-2 的作用。他们使用了两种不同的酶活性测定法来测量化合物对 Sulf-2 功能的抑制效果。研究团队还利用表面等离子体共振技术测量结合强度,利用质谱法识别化合物与酶的结合位置,并使用计算机模拟来模拟分子相互作用。他们测试了来自海参、海胆和市售糖分子的化合物,比较了它们对 Sulf-2 的抑制效果。
结果
海参化合物 HfFucCS 在所有测试化合物中被评为最有效的 Sulf-2 抑制剂,初步筛选中的 IC50 值为 0.23 μg/mL。该化合物的较小片段(尤其是 Fr1 和 Fr2,分子量约为 7,500)也保持了相似的有效性,同时副作用更低。该化合物表现出非竞争性抑制作用,这意味着它改变酶的功能,而不是与天然底物竞争。研究发现,特定的结构特征,尤其是 3,4-二硫酸化岩藻糖模式,对该化合物的有效性至关重要。
局限性
本研究完全在实验室环境下进行,使用了纯化的酶和细胞培养系统,因此结果可能无法直接应用于人类患者。研究人员指出,需要开展更多研究来了解该化合物在生物体中的作用机制,以及它能否发展成为一种有效的治疗方法。由于技术限制,Sulf-2 酶的某些区域无法进行分析,可能遗漏了重要的结合位点。本研究也没有测试其长期效应或与其他药物的潜在相互作用。
资金与披露
本研究由美国国立卫生研究院拨款 1P20GM130460-01A1–7936、R01CA238455、P30CA51008 和 S10OD028623 以及密西西比大学资助。一位作者披露了其在 GenNext Technologies, Inc. 的财务权益,该公司致力于将研究仪器商业化。资助机构未参与研究设计、数据收集或发表决策。
出版信息
本研究于2025年发表于《糖生物学》(Glycobiology)第35卷,文章cwaf025。论文题为“一种与癌症相关的蛋白多糖酶肝素-6-O-内硫酸酯酶2可被一种特定的海参岩藻糖基化糖胺聚糖有效抑制”。该研究由密西西比大学的国际团队进行,该团队由通讯作者Vitor H. Pomin博士领导,乔治城大学和其他机构的研究人员也参与了合作。
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2025年7月21日, 顾震帝整理.