在一項新的研究中，來自英國醫(yī)學(xué)研究委員會（MRC）分子生物學(xué)實(shí)驗室的研究人員揭示出我們體內(nèi)的一些有毒性的甲醛并不是來自我們的環(huán)境，它是我們自身的細(xì)胞中的一個至關(guān)重要的反應(yīng)的副產(chǎn)物。這可能為開發(fā)癌癥療法提供新的靶標(biāo)。他們發(fā)現(xiàn)甲醛是一種關(guān)鍵的被稱作“一碳循環(huán)（one carbon cycle）”的過程的副產(chǎn)物。這種一碳循環(huán)利用葉酸構(gòu)建DNA和必需氨基酸，它們都是細(xì)胞發(fā)揮功能和增殖所必需的。相關(guān)研究結(jié)果于2017年8月16日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Mammals divert endogenous genotoxic formaldehyde into one-carbon metabolism”。

圖片來自CC0 Public Domain。  

論文通信作者、MRC分子生物學(xué)實(shí)驗室科學(xué)家Ketan Patel博士說，“一段時間以來，我們已知道我們必須在我們的體內(nèi)產(chǎn)生甲醛，但是我們之前并不知道它是如何產(chǎn)生的。我們?nèi)缃癜l(fā)現(xiàn)一些甲醛具有一種意想不到的來源：一種被稱作一碳循環(huán)的關(guān)鍵通路，它被用來制造生命的構(gòu)成元件，如DNA和某些氨基酸。這種一碳循環(huán)是一種基礎(chǔ)過程，存在于所有生命形式中。”

甲醛是一種毒性分子，這是因為它能夠?qū)е翫NA損傷。然而，我們的細(xì)胞有兩道防線抵抗甲醛的威脅。首先，一種酶將甲醛轉(zhuǎn)化為一種不那么危險的化合物，即甲酸。其次，甲醛導(dǎo)致的DNA損傷能夠通過DNA修復(fù)酶加以修復(fù)。

這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)抗癌藥物提供一種新的靶標(biāo)，這是因為一些類型的癌癥，特別是BRCA1或BRCA2乳腺癌，缺乏DNA修復(fù)酶，這樣就不能夠保護(hù)它們自己免受甲醛毒性帶來的損傷。這些研究人員發(fā)現(xiàn)利用葉酸處理實(shí)驗室培養(yǎng)的細(xì)胞會導(dǎo)致甲醛釋放，于是猜測這可能給BRCA癌細(xì)胞的DNA造成致命性的損傷，這是因為這些癌細(xì)胞不能夠修復(fù)這種損傷。健康的周圍細(xì)胞將不會遭受損傷，這是因為它們具有功能性的DNA修復(fù)機(jī)制。

Patel評論道，“這種一碳循環(huán)已是開發(fā)抗癌藥物的一個關(guān)鍵靶標(biāo)，而且令人激動的是，這項研究為利用這種通路開展癌癥研究打開了新的機(jī)遇。”

雙重作用

這些研究人員吃驚地發(fā)現(xiàn)毒性的甲醛也在細(xì)胞中發(fā)揮著一種積極的作用，這是因為它也反常地促進(jìn)這種一碳循環(huán)。甲醛被轉(zhuǎn)化為甲酸，這種一碳循環(huán)利用甲酸制造生命的構(gòu)成元件。

Patel說，“令人吃驚的是，盡管體內(nèi)產(chǎn)生這種具有強(qiáng)烈毒性的甲醛，但是它隨后被轉(zhuǎn)化為促進(jìn)這種一碳循環(huán)的物質(zhì)。因此，有毒的物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為對身體有用的物質(zhì)，它們隨后被用來制造某些氨基酸和DNA。葉酸和甲醛都具有兩面：有益的一面，這是因為它們提供細(xì)胞存活和生長所需的構(gòu)成元件；危險的一面，這是因為甲醛能夠?qū)е翫NA損傷。”

這一發(fā)現(xiàn)提示著癌細(xì)胞如何可能能夠抵抗當(dāng)前使用的阻斷葉酸進(jìn)入一碳循環(huán)的化療藥物，如甲氨蝶呤。這些研究人員指出一旦這種葉酸通路被阻斷，癌細(xì)胞可能能夠切換到利用這種新發(fā)現(xiàn)的甲酸通路制造它們進(jìn)行增殖所需的DNA和蛋白，從而持續(xù)地存活下來。

盡管這項研究證實(shí)增加葉酸攝入會導(dǎo)致更大的甲酸毒性，但是它是在實(shí)驗室培養(yǎng)的細(xì)胞中開展的，這些細(xì)胞被給予高劑量的葉酸，而且經(jīng)過基因改造后不能夠處理甲醛。這些研究人員提醒道，對于活的動物食用葉酸是否會產(chǎn)生任何整體效果，還沒有確切的結(jié)論。

原標(biāo)題：Nature：重磅！揭示我們自己的細(xì)胞產(chǎn)生毒性的甲醛機(jī)制