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哥伦比亚大学新闻

10年过去了,细胞死亡的发现显示出治疗疾病的希望

细胞死亡听起来可能很可怕,但现实是,它每天都在我们每个人的体内发生。

一般人的身体每天会替换大约1%的细胞,大约3300亿个细胞。有些细胞,比如胎儿手指和脚趾间的蹼,在出生前生长然后消失,会作为发育的正常部分死亡。其他细胞死于类似衰老的过程;它们的程序很简单,一旦完成工作,就会把灯关掉。比细胞死亡更可怕的是,应该死亡的细胞没有死亡,而是积累起来,导致自身免疫性疾病和癌症等问题。

十年前,由布伦特·r·斯托克韦尔(Brent R. Stockwell)教授领导的哥伦比亚大学的一个研究小组宣布了一项新发现:一种被他们命名为“ferroptosis”的新型细胞死亡。当细胞发生ferroptosis时,它们的内外膜会降解,产生泄漏,最终导致细胞死亡。在最初的发现十年之后,斯托克韦尔教授本月在《细胞》(Cell)杂志上发表了一篇文章,评估了研究人员在过去10年里对ferroptosis的发现,以及他们的发现如何有助于治疗癌症和神经退行性疾病等危及生命的疾病。

斯托克韦尔说:“自从我的实验室发现它的存在以来的十年里,ferroptosis为细胞如何运作提供了重要的新信息,并为它如何帮助治疗疾病提供了见解。”“我们有信心,在未来十年,ferroptosis将教会我们更多。”

科学家们普遍认为细胞死亡有三种“经典”形式:凋亡、自噬性细胞死亡和坏死。细胞凋亡在各种情况下都会自然发生,比如在胎儿发育期间,以及细胞一旦衰老就会自行关闭。在自噬过程中,受损细胞会自我毁灭,让更健康的细胞吸收剩余的活性物质。当细胞遭受创伤时,如血液供应中断或被疾病感染,就会发生坏死。

每一种形式的细胞死亡都遵循一种模式:例如,在细胞凋亡的情况下,细胞及其细胞核收缩,因为细胞的外层形成了被称为水泡的水泡。然后,当水泡继续形成时,细胞核就会坍缩。最终,整个细胞破裂,变成更小的碎片漂浮在血液中,直到被身体的清理细胞清除。

2001年,当斯托克韦尔教授在他的实验室工作时,他开始注意到一些新的东西:在某些被他鉴定的新化学物质处理过的肿瘤细胞中,细胞死亡的方式不同,而且取决于它们储存的铁。正如他后来发现的那样,这些细胞被破坏的主要原因是形成它们外膜的脂质正在解体,而不是遵循凋亡中观察到的模式。众所周知的凋亡模式(气泡状、细胞核缩小等)并不适用。他后来也排除了其他已知的细胞死亡形式。

“当我第一次在实验室看到这个时,我简直不敢相信;我从未见过细胞以这种方式死亡,我们知道这对世界的影响将是巨大的,”斯托克韦尔说。从他2001年的首次观察到2012年他和他的实验室成员发表他们的结果,花了11年的时间,并将这种新的细胞死亡命名为ferroptosis。

自2012年以来,斯托克韦尔和世界各地的其他研究人员进行了大量研究,以更多地了解ferroptosis及其工作原理。他们已经证明,ferroptosis会在一系列物种中自然发生,帮助执行正常的过程,保持生物体的平稳运行,如抑制肿瘤和调节衰老。

研究人员发现,ferroptosis也会发生在有害的环境中,会杀死帕金森氏症、阿尔茨海默氏症和卢伽雷氏症等疾病患者的健康细胞。入侵性病原体也可以引发Ferroptosis: 2021年的一项研究表明,COVID-19可能会激活Ferroptosis,在感染期间杀死健康细胞。

虽然ferroptosis可能具有破坏性,但最近的研究表明,它也可以被永久利用,并可能最终被证明是对抗疾病的重要工具。当应该死亡的细胞没有死亡时,癌症和自身免疫性疾病就会发生。有意诱导ferroptosis可以抵消这一过程,杀死应该自然死亡的细胞。

最近关于癌症和ferroptosis之间联系的研究成果特别丰富。过去几年进行的几项研究表明,有意诱导ferroptosis可能有助于阻止一系列组织中癌细胞的猖獗生长,包括肺和胰腺组织。随着科学家们了解的更多,他们将了解如何最好地利用ferroptosis以一种有针对性的方式杀死危险的肿瘤细胞。

斯托克韦尔说:“我们如此致力于这项研究,是因为我们可以看到它的巨大潜力。”“在接下来的十年里,我们希望从这一发现中发掘出所有拯救生命的可能性。这是我们打开的一个全新的生物学领域,我们认为它将继续改变生物学和医学。”

文章旨在传播新闻信息,原文请查看https://news.columbia.edu/news/10-years-cell-death-discovery-shows-promise-treating-disease