砷元素或可治療癌癥并構(gòu)成生命

　　砷，這個(gè)詞語留給我們的印象就是“有毒”，但是近期的兩項(xiàng)研究分別證明了這一元素的兩個(gè)新作用：治療癌癥，以及作為生命結(jié)構(gòu)的新成分。

　　來自NASA天體生物學(xué)研究所，亞利桑那州大學(xué)等處研究人員在加利福尼亞的一座鹽湖中發(fā)現(xiàn)了一種依靠砷生存的單胞體細(xì)菌：GFAJ-1，這是首次發(fā)現(xiàn)構(gòu)成生命的基本元素可以由其他元素取代。如果得到進(jìn)一步確認(rèn)，生物學(xué)界必須重新審視地球上的生命體系，教科書都將重新修改。這一研究成果公布在Science雜志上。

　　砷對活體生物通常具有高度的毒性，因?yàn)樗鼤?huì)破壞生物的代謝通路，但在化學(xué)上，其與磷酸鹽類似。此前我們對組成生命物質(zhì)的基本元素的認(rèn)識都是碳C、氫H、氧O、氮N、硫S、磷P。磷元素在細(xì)胞中起著極為重要的作用，包括維持遺傳物質(zhì)DNA和RNA的骨架、參與形成細(xì)胞膜、以三磷酸腺苷ATP分子的形式輸送能量等。而這一發(fā)現(xiàn)說明，磷可以被同族元素砷取代。

　　這種稱為GFAJ-1的單胞體細(xì)菌能夠利用對大多數(shù)生物有毒的砷，作為磷的替代物成為細(xì)胞的基本元素。遺傳物質(zhì)DNA中的磷元素被砷取代，這意味著它有了完全不一樣的生命基礎(chǔ)，從而與別的生命區(qū)別開來。

　　研究人員最開始是從富含砷的莫諾湖中采集淤泥，用高砷低磷的人工鹽進(jìn)行培養(yǎng)，然后進(jìn)行一系列稀釋過程，盡量去除溶液中剩下的磷，用砷取代。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有一種微生物的長勢明顯比其他細(xì)菌要好。分離培養(yǎng)證實(shí)，這種細(xì)菌在砷溶液里的生長速度，能夠達(dá)到在磷溶液中生長速度的60%。如果環(huán)境中既沒有磷也沒有砷，它就完全無法生長。

　　不過科學(xué)家們對于這一研究發(fā)現(xiàn)持不同的態(tài)度，有人認(rèn)為目前并沒有足夠的數(shù)據(jù)來支持這種論斷，需要更進(jìn)一步的研究支撐。

　　另外一項(xiàng)有關(guān)砷的新發(fā)現(xiàn)就是三氧化二砷在白血病治療中的重要作用，白血病俗稱血癌，是一種造血系統(tǒng)惡性腫瘤。慢性骨髓性白血病患者體內(nèi)生成癌細(xì)胞的干細(xì)胞通常處于潛伏期，幾乎不發(fā)生增殖，因此藥物很難對其奏效。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)三氧化二砷在慢性粒細(xì)胞白血病CML的治療上，是直接作用于CBL基因。這就意味著，三氧化二砷同樣也可以應(yīng)用到與CBL相關(guān)的腸癌等多種腫瘤。

　　三氧化二砷是傳統(tǒng)中藥砒霜中的主要成分。上世紀(jì)70年代，哈醫(yī)大一院中醫(yī)科和血液科的醫(yī)生創(chuàng)造性地將三氧化二砷應(yīng)用于急性早幼粒細(xì)胞白血病M3型的患者，之后又拓展到經(jīng)維甲酸治療復(fù)發(fā)的M3型病例上，其完全緩解率突破90%以上。在此臨床報(bào)告的基礎(chǔ)上，上海陳竺、王振義等學(xué)者首次從分子生物學(xué)及基因水平揭示了三氧化二砷誘導(dǎo)早幼粒白血病細(xì)胞凋亡的機(jī)理。此后，全世界的學(xué)者開始將三氧化二砷引入肝癌、淋巴瘤等多種腫瘤的研究領(lǐng)域，取得了一項(xiàng)又一項(xiàng)科學(xué)成果。

　　近年來我國研究人員解析了三氧化二砷治療急性早幼粒細(xì)胞性白血病APL分子機(jī)制，揭示了癌蛋白PML-RAR是砷劑治療APL的直接藥物靶點(diǎn)。他們發(fā)現(xiàn)三氧化二砷直接與癌蛋白PML端的“鋅指”結(jié)構(gòu)中的半胱氨酸結(jié)合，誘導(dǎo)蛋白質(zhì)發(fā)生構(gòu)象變化和多聚化，繼而發(fā)生SUMO化、泛素化修飾而被蛋白酶體降解。癌蛋白的降解最終導(dǎo)致白血病細(xì)胞走向分化和凋亡。使APL成為人類急性白血病分子靶向治療取得臨床治愈的成功范例。這一成果豐富了APL靶向治療的理論，對于推動(dòng)其它類型白血病和實(shí)體瘤的分子靶向治療研究也具有十分重要的指導(dǎo)意義。

　　這些有趣的研究發(fā)現(xiàn)拓展了我們對于有毒物質(zhì)的更深層次認(rèn)識，也為探索更多的生命特征提供了新的思路。

來源：藥品資訊網(wǎng)信息中心

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