靶向己糖激酶 II 的抑制肽对乳腺癌细胞系毒性的体外测量：开拓癌症治疗新方向

《Scientific Reports》：An in- vitro measurement for the toxicity of peptides inhibit hexokinase II in breast cancer cell lines

癌症严重威胁人类健康，乳腺癌尤为突出。为探究抑制己糖激酶 II（HK2）相互作用的肽对癌细胞的影响，研究人员用 MTT 分析和流式细胞术，对肿瘤细胞系 MCF-7、MDA-MB-231 和非肿瘤细胞系 MCF10A 展开研究。结果显示不同肽对细胞增殖影响各异，该研究为癌症治疗提供新思路。

　　癌症，一直以来都是人类健康的 “头号公敌”，严重威胁着全球人们的生命安全。世界卫生组织的数据显示，从 2018 年到 2030 年，癌症发病率预计将从每 10 万人中有 11 人患病升至 14 人 。在众多癌症类型中，乳腺癌在全球 140 - 180 个国家的女性群体里，成为最为常见的恶性肿瘤，每年约有 52.2 万人因此失去生命，占所有癌症死亡人数的 6.4%。

癌细胞如同体内的 “叛逆者”，它们的代谢方式与正常细胞截然不同。正常细胞主要依赖有氧呼吸来获取能量，而癌细胞却更多地依靠无氧糖酵解、脂肪酸合成和谷氨酰胺分解来实现疯狂增殖，这一现象被称为 “瓦尔堡效应（Warburg effect）”。在癌细胞的糖酵解过程中，己糖激酶 II（Hexokinase II，HK2）起着关键作用，它能将葡萄糖磷酸化为葡萄糖 - 6 - 磷酸，进而推动糖酵解持续进行，为癌细胞的生长提供充足的能量。不仅如此，HK2 还能与线粒体外膜上的促凋亡通道（VDAC1）以及蛋白激酶（MTOR）相互作用，进一步促进癌细胞的存活和耐药性，使得患者预后状况不佳，化疗效果大打折扣。

目前，癌症治疗面临着诸多挑战。传统化疗药物虽然能够在一定程度上抑制癌细胞生长，但往往伴随着严重的副作用，对患者的生活质量造成极大影响。而且，癌细胞对化疗药物的耐药性问题也日益突出，成为癌症治疗成功路上的 “绊脚石”。因此，寻找一种高效、低毒的癌症治疗方法迫在眉睫。

在这样的背景下，来自伊朗亚兹德沙希德?萨杜基医科大学（Shahid Sadoughi University of Medical Sciences）的研究人员 Faranak Karamifard、Ali Dadbinpour 和 Mahta Mazaheri 等人，开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于抑制 HK2 相互作用的肽，深入探究其对乳腺癌细胞系的毒性作用，相关研究成果发表在《Scientific Reports》杂志上。

研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。其中，MTT 分析用于检测细胞增殖和存活情况；流式细胞术则用来检测细胞凋亡；通过荧光显微镜观察 FITC 标记的肽进入细胞的过程；利用凝胶过滤色谱法分离反应溶液中的成分；借助 FTIR 测试确认肽与 FITC 的结合；采用 ELISA 方法测定细胞内葡萄糖 - 6 - 磷酸的水平 。

细胞系的细胞毒性作用

研究人员用抑制 HK2 结构的肽（HEX 和 HEXOKINASE）、打乱序列的对照肽（HEXSHUF 和 HEXOKINAZSHUF）以及阳性对照顺铂，处理肿瘤细胞系 MCF7 和 MDA-MB-231，还有非肿瘤细胞系 MCF10A。结果发现，MCF7 细胞系在经过 48 小时的 HEX 和 HEXOKINASE 肽处理后，细胞增殖显著下降；MDA-MB-231 细胞系在 48 小时的 HEX 肽处理后，细胞数量明显减少，然而 HEXOKINASE 肽处理后，细胞数量却显著增加；而 MCF10A 细胞系在处理后，细胞数量无明显变化。

肽进入细胞的穿透性检测

研究人员对在细胞毒性试验中获得的有效浓度的肽进行 FITC 标记，通过凝胶过滤色谱法分离，发现 490nm 处吸光度最高的肽段，其共轭 FITC 浓度较高，表明这些肽能够成功进入细胞。

肽与 FITC 结合的确认

利用 FTIR 光谱在 500 - 4000 波数范围内进行检测，结果显示，纯 FITC 在 2100 - 2150 波数范围内有特定峰，而肽与 FITC 结合后，该峰消失，这证实了肽与 FITC 之间形成了共价键。

细胞凋亡检测

研究结果表明，两种细胞系处理组中的坏死细胞（Q1）与对照组相比，差异不显著。在对照组中，能观察到处于早期凋亡阶段（Q3）的细胞，但晚期凋亡阶段（Q2）的细胞较少。而处理组中，Q2 阶段的细胞数量显著增加。其中，MCF7 细胞系在肽处理后，凋亡率最高可达 60%；MDA-MB-231 细胞系经 HEX 肽处理后，凋亡率约为 50%。

肽对细胞内葡萄糖 - 6 - 磷酸生成量的影响

研究发现，用 HEX 和 HEXOKINASE 肽处理 MCF7 和 MDA-MB-231 细胞系后，细胞内葡萄糖 - 6 - 磷酸的生成量与对照组相比有所下降。

综合上述研究结果，研究人员得出结论：设计的肽能够对癌细胞的增殖和凋亡产生影响，其中 HEX 和 HEXOKINASE 肽可以抑制 MCF7 细胞的增殖，诱导其凋亡；HEX 肽能减少 MDA-MB-231 细胞的数量并诱导凋亡，虽然 HEXOKINASE 肽在高浓度下会使 MDA-MB-231 细胞数量增加，但这也为后续研究其潜在的作用机制提供了方向。此外，这些肽对非肿瘤细胞系 MCF10A 无明显毒性作用，显示出一定的安全性。同时，肽处理后细胞内葡萄糖 - 6 - 磷酸生成量的减少，表明肽可能通过干扰 HK2 的功能，抑制糖酵解途径，从而影响癌细胞的能量供应。

这项研究具有重要的意义。它为癌症治疗开辟了新的方向，让人们看到了肽作为一种潜在抗癌药物的希望。与传统化学药物相比，肽具有诸多优势，如尺寸小、易于合成、能穿透肿瘤组织且对正常器官的副作用和毒性较低。未来，研究人员可以进一步深入探究这些肽的作用机制，优化肽的设计，开展更多临床试验，评估其在体内的疗效和安全性，有望将其开发成为新型抗癌药物，为癌症患者带来新的曙光。