一半以上的癌症患者接受化疗，即让患病组织接受高剂量辐射来杀死癌细胞。但是由于存在一种被称作辐射诱导旁观者效应（radiation-induced bystander effect, RIBE）的现象，即接受辐射的细胞释放出的化学信号能够运行一段距离从而破坏未接受辐射的健康细胞，很多患者遭受脱发、疲劳和皮肤问题等副作用。有研究提示着这种旁观者效应可能也使得靶细胞抵抗化疗。
在一项新的研究中，来自中国清华大学、福建农林大学、中国台湾长庚纪念医院、美国科罗拉多大学博尔德分校和日本科学技术振兴机构的研究人员阐明了RIBE背后的精确机制，鉴定出接受辐射的细胞释放的一种蛋白和该蛋白影响健康细胞的途径。相关研究结果于2017年7月19日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Cysteine protease cathepsin B mediates radiation-induced bystander effects”。最终，他们希望这可能导致人们开发出患者在接受化疗之前能够服用的药物。
论文通信作者、清华大学生命科学学院/感染性疾病诊治协同创新中心的薛定（Ding Xue）教授说，“抑制RIBE允许医生一石二鸟。我们可能让放疗对健康细胞的不好影响最小化，与此同时增强化疗对癌细胞的杀伤能力。”
这项开展了9年的研究利用一种透明的大约由1000个细胞组成的秀丽隐杆线虫作为一种模式生物来研究这种旁观者效应发挥作用。
首先，为了确信RIBE在秀丽隐杆线虫中发生，这些研究人员让一群线虫接受辐射，随后获取这些线虫细胞分泌的物质，并且往这些物质中加入健康的线虫。这些一度健康的线虫开始表现出增加的胚胎死亡和其他的RIBE迹象。
这些研究人员随后系统性地利用旨在破坏蛋白、DNA和RNA的试剂处理这些物质以便确定哪种可能是关键的化合物和在RIBE中发挥作用。当这些物质利用降解蛋白的蛋白酶进行处理时，接触这些物质的秀丽隐杆线虫并不表现出RIBE迹象。
一旦发现导致RIBE的化合物是蛋白，这些研究人员利用一种被称作质谱的技术确定这些物质中存在的哪些蛋白发挥作用。一种被称作CPR-4的蛋白，即人组织蛋白酶B（cathepsin B）的线虫版本，作为一种主要候选蛋白出现了。已知组织蛋白酶B是几种癌症的一种生物标志物。
这些研究人员研究了哪种生物通路能够让CPR-4表示从未接受辐射的健康线虫细胞中的变化。他们鉴定出一种由胰岛素样生长因子受体DAF-2介导的通路。
为了证实这些发现，他们让缺乏编码CPR-4或缺乏编码DAF-2的线虫头部接受辐射，这种旁观者效应减弱了，但在线虫体内其他地方的细胞仍然保持健康。
这项研究也发现一个被称作p53的肿瘤抑制基因可能在RIBE中发挥作用，促进接受辐射的线虫细胞产生更多的破坏性的CPR-4蛋白。
薛定教授说，“这基本上是首次完整地研究动物中的RIBE背后的作用因子和机制。”他希望在未来与其他研究人员的合作鉴定出其他的RIBE因子和机制，和协助开发抑制它们的药物。
他说，“我们对这些发现感到激动人心，而且认为它们可能对患者以及对辐射防护和辐射安全产生广泛的影响。”
参考资料：Yu Peng, Man Zhang, Lingjun Zheng et al. Cysteine protease cathepsin B mediates radiation-induced bystander effects. Nature, Published online 19 July 2017, doi:10.1038/nature23284
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