中国科学家在“活化石”中找到明星分子 _七鳃鳗

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科技日报记者张佳星
一次肿瘤细胞的意外死亡，让一种明星分子浮出水面。
【中国科学家在“活化石”中找到明星分子】“这种分子是在七鳃鳗的免疫系统中找到的，它能够识别出人体肿瘤细胞，并从外面打孔，让肿瘤细胞死亡。 ”研发团队带头人、辽宁师范大学原副校长李庆伟教授介绍，目前正利用这种明星分子推动癌症早筛工作。
日前，在科技成果评价机构组织的鉴定会上，一种独特的免疫蛋白分子引起了评审专家的兴趣。
“肿瘤细胞死亡时的照片上，周边有起泡的现象非常有意思。 ” 国家重点研发计划首席科学家南京大学李朝军教授表示，这个情况和细胞焦亡挺像，值得更进一步的研究和应用。
研究团队供图
本想向肿瘤细胞学习，却把它杀死了七鳃鳗在地球上已经生活了5.5亿年，被戏称为“僵尸鱼” ，介于无脊椎动物和脊椎动物之间。
“人或者鱼的免疫器官有胸腺、脾脏，但七鳃鳗还没进化出来，它的免疫器官被称为神经轴体。 ”辽宁师范大学生命科学学院副教授韩英伦告诉科技日报记者，这种现存免疫器官之前的状态，使得它编码的蛋白有着独特性。
由于七鳃鳗分布在我国的辽河流域、黑龙江水系等区域，研究团队“靠水吃水” ，希望把七鳃鳗请进实验室，通过建立细胞系培养技术，造出用之不竭的七鳃鳗细胞。
“这个愿望一直没能成功，我就想把七鳃鳗细胞和肿瘤细胞放在一起培养，会不会肿瘤细胞能释放出一些因子，帮助七鳃鳗细胞活下来。 ”李庆伟回忆，没想到的是，肿瘤细胞都死亡了。
重复试验，再重复，结果还是一样。换了不同的肿瘤细胞来试结果仍旧一样。研究团队感觉七鳃鳗细胞一定分泌了一种独特的物质，对肿瘤细胞是致命的。
为了找到这种物质，团队大量收集细胞培养上清，通过蛋白质组学技术最终在众多蛋白中锁定了LIP蛋白。
围绕这一蛋白的系统研究在后来的十几年中逐渐推展开——破解蛋白结构、解码对应DNA序列、分析蛋白结构中的不同功能……
谜题一一解锁，但人们最关心的是：古蛋白究竟是怎么杀死肿瘤细胞的？
抓住肿瘤细胞特征的古蛋白分子光学显微镜下，一场杀戮由近及远次第展开。
“我们给LIP‘镀上’荧光，标记了荧光基团的蛋白分子进入肿瘤细胞培养液，能从显微镜下看到荧光迅速聚集到了肿瘤表面，肿瘤细胞膜随后破裂。 ”辽宁师范大学生命科学学院教授逄越展示的照片复盘了整个过程：肿瘤细胞表面出现了大的孔洞，肿瘤细胞里的内容物全部外泄出来，死亡过程非常短暂。
更有趣的结果发生在研究团队“打扫战场”时。他们把肿瘤细胞表面的古蛋白做了收集检测发现，杀伐时蛋白不单兵作战，而是“组团”的聚合体。 “我们提出了识别、定位、聚集、杀伤的机制。 ”逄越说，研究表明聚合体越多杀伤作用越大。
接下来的研究分两步：古蛋白怎样发挥了识别和杀伤的作用？肿瘤细胞上有什么让LIP识别了出来？
“细胞膜表面有3种信号分子：糖、蛋白、磷脂，哪种都有可能。 ”李庆伟回忆，搞清楚前自己最不希望它识别糖分子，因为团队在该领域要从头学起。
最怕什么就来什么，最后团队发现古蛋白就是识别“糖”的。整个机制的解析花了团队五年，终于弄清楚，蛋白上“凝集素”的结构域负责“指认” ， “气单胞菌溶素”结构域能深深地插入肿瘤细胞膜搞破坏。
团队还对识别的结构域进行了突变改造，发现突变后就不再具有识别杀伤能力了。
明星分子“小试牛刀” 机制清晰，研究走到了应用阶段。面前的路似乎顺理成章：做药治疗肿瘤。但由于直接进入人体，道阻且长。
团队决定先让明星分子小试牛刀，在检测领域做验证。健康中国行动要求强化癌症早筛。膀胱癌检测一直痛苦得让患者望而却步，不愿早筛，实现“滴尿”筛查将让癌症发现大大提前。
“我们将明星分子做成了检测试纸。尿液中脱落的膀胱表皮细胞如果有肿瘤的迹象，马上会被预警。 ”韩英伦说，团队先从学校职工体检的尿检入手建立了指示分子含量的对照表，然后与大连市的几家医院合作进行临床研究，肿瘤患者的值会高过正常值2-3倍。

中国科学家在“活化石”中找到明星分子

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