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癌症治疗面临耐药、副作用等难题。研究人员针对诺卡氏菌来源的铁载体，开展作为镓基抗癌剂潜在支架的研究。他们分离出多种铁载体及镓配合物，其中 Ga-6 对 NB4 细胞有显著抗癌活性，为设计新型抗癌疗法提供方向。
癌症，这个如同恶魔般的存在，一直是全球人类健康的重大威胁。尽管化疗、放疗和靶向治疗等传统疗法取得了一定进展，但它依旧稳居全球主要死因之列。耐药性的出现、严重的副作用以及肿瘤的异质性，让现有的治疗手段捉襟见肘。就好比在一场艰难的战争中，敌人不断进化，我方的武器却逐渐失效，还带来诸多不良后果。而镓，作为一种后过渡金属，因其能在生物系统中模仿三价铁（Fe3+）的特性，吸引了科研人员的目光，成为潜在的抗癌 “新武器”。它就像一个巧妙的 “伪装者”，能够利用癌细胞对铁的需求，通过铁转运机制进入细胞，进而破坏癌细胞中依赖铁的关键过程。然而，要找到合适的 “搭档” 与镓配合，以充分发挥其抗癌潜力，成为了科研人员亟待攻克的难题。
在这样的背景下，华中科技大学的研究人员勇挑重担，开展了一项意义重大的研究。他们将目光聚焦于诺卡氏菌（Nocardia）。诺卡氏菌是一类放线菌，能够产生多种具有高铁结合亲和力的次生代谢产物，尤其是铁载体（siderophores，微生物分泌的用于从环境中摄取 Fe3+的高亲和力铁螯合化合物 ），这些铁载体不仅自身可能具有抗癌或抗菌活性，还能作为镓配位的理想支架。研究人员希望借助诺卡氏菌，找到新型的镓配合物抗癌药物。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先是生物信息分析，他们对来自 NCBI 数据库的 105 株诺卡氏菌进行分析，以此了解其铁载体生物合成基因簇（BGCs）的情况。其次，利用各种光谱技术，如 UV 光谱、IR 光谱、NMR 等对化合物进行结构鉴定。最后，通过细胞实验评估镓配合物对人急性早幼粒细胞白血病 NB4 细胞的抗癌活性。
诺卡氏菌铁载体的生物合成潜力
研究人员通过生物信息分析发现，诺卡氏菌的 BGCs 具有丰富的多样性。在 105 株诺卡氏菌中，94% 的菌株含有超过 30 个 BGCs，其中非核糖体肽合成酶（NRPSs）相关的 BGCs 最为常见，占比 16%-52%。而且，铁载体 BGCs 在诺卡氏菌中近乎普遍存在，达到 99%。这一结果表明诺卡氏菌在铁载体合成方面具有巨大潜力，为后续研究提供了有力的基础。
新铁载体的分离与鉴定
从诺卡氏菌N. coubleae DSM 44960 中，研究人员成功分离出了三个新的铁载体，命名为库布利菌素 A - C（coublibactins A–C，1–3），同时还得到了八个已知平面结构的类似物（4–11）。这些化合物都具有出色的铁结合亲和力，为后续镓取代实验提供了优质的 “原材料”。
镓配合物的制备与生物活性评估
研究人员对分离得到的铁载体进行镓取代，得到了相应的镓配合物（Ga-1–11）。在这些镓配合物中，Ga-6 表现尤为突出，它对人急性早幼粒细胞白血病 NB4 细胞展现出显著的抗癌活性，其半数抑制浓度（IC50）值为 1.35 μM。进一步的药理学研究发现，Ga-6 能够诱导 NB4 细胞发生细胞周期阻滞和细胞凋亡，从而抑制癌细胞的增殖。
这项研究意义非凡。一方面，研究人员通过对诺卡氏菌的深入研究，揭示了微生物铁载体作为下一代金属基抗癌疗法，特别是镓基抗癌药物设计的潜在支架的巨大价值。这为抗癌药物研发开辟了新的方向，就像在黑暗中找到了一条新的探索道路。另一方面，发现的 Ga-6 等镓配合物具有显著的抗白血病活性，为白血病等癌症的治疗提供了新的潜在药物，有望为众多癌症患者带来新的希望。研究成果发表在《Bioorganic Chemistry》上，为该领域的科研人员提供了重要的参考，推动了抗癌药物研究的进一步发展。未来，随着研究的深入，或许这些基于铁载体的镓配合物会成为抗癌战场上的 “主力军”，为人类战胜癌症贡献巨大力量。
