科学家确认西兰花能抗癌，但有一个前提，西兰花为何抗癌？

2019-05-18 11:31:22来源：环球科学

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在一项发表于《科学》杂志的研究中，来自哈佛医学院的科学家发现，西兰花含有的3-吲哚甲醇(I3C)分子确实可以阻碍肿瘤形成。除了西兰花，在许多十字花科的蔬菜中都能寻觅到这种分子的踪影，比如卷心菜和甘蓝等。不过研究人员也指出，需要每天吃上2.7kg的西兰花才能获得足够的抗癌分子。而I3C抗癌机制的发现，有望引导新一代抗肿瘤疗法的研发。

撰文丨杨心舟

在所有蔬果中，西兰花算得上是明星蔬菜了。不但许多营养健康学家一致支持其对健康有很大裨益，公众似乎也很容易接受西兰花具有神奇效果的言论。此外，西兰花也格外受到科学家的关注，美国国家癌症研究所已经把包括西兰花在内的许多十字花科蔬菜列为了具有防癌功效的蔬菜。

西兰花为何抗癌？

西兰花含有丰富的类胡萝卜素、维生素C，E，K和矿物质。不过科学家指出这些十字花科蔬菜之所以具有抗癌功效，是因为一种被称作硫代葡萄糖苷(glucoinolates)的物质，这种物质也是让西兰花有刺激性气味、吃起来有苦味的原因。(这大概也是为什么许多人厌恶吃西兰花)不过在我们料理、咀嚼以及消化的过程中，这些硫代葡萄糖苷会被破坏，并形成更加活跃的分子，包括吲哚(indoles)、异硫氰酸盐(isothiocyanates)等物质。其中，3-吲哚甲醇(indole-3-carbinol，I3C)是一种研究较为透彻的吲哚类物质。

早在十几年前，就有科学家发现吲哚和异硫氰酸盐可以抑制动物模型中的肿瘤生长过程，它们可以保护细胞不受DNA损伤，抵抗细菌和病毒感染以及抵抗炎症。在一系列针对欧美人的大数据分析中，经常食用西兰花的欧美人群患前列腺癌的几率要比其他人低;一周食用5次西兰花等十字花科蔬菜的人群患肺癌风险会下降。

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尽管这些大数据分析能够让我们看到食用西兰花与降低患癌风险之间的相关性，但包括I3C在内的这些物质究竟是怎么起到抗癌作用的，这才是科学家一直想要调查清楚的。之前仅有一些细胞模型实现发现，I3C可以减缓宫颈癌细胞的生长。而最新发表在《科学》上的研究，找到了I3C调控抑癌基因的活性的方式，这也是将西兰花与抗癌从基因层面联系起来的最直观证据。

I3C与抑癌基因

基因与肿瘤发生密切相关，细胞一系列基因和表观遗传物质发生改变后，会造成细胞功能紊乱，这也是肿瘤形成的最主要原因。而这其中最关键的基因就是原癌基因和抑癌基因，原癌基因获得功能或者抑癌基因失去功能都会造成肿瘤生成。目前，许多肿瘤治疗的手段都是针对原癌基因功能，而抑癌基因这块暂时处于空窗期。

PTEN则是一种非常经典的抑癌基因，其基因功能减弱后，立马就会让细胞产生与癌症相关的表征，因此PTEN作为抑癌的把门人具有重要意义。同时，PTEN是一种经常在人类癌症中出现突变的抑癌基因，通常在癌症病人中会下调、抑制或者沉默。

在遗传过程中PTEN出现突变，会引起PTEN错构瘤综合征，患者会伴有发育障碍以及肿瘤易感性。2012年发表于《细胞》上的一项研究尝试增加了小鼠体内PTEN的表达量，这些小鼠的抗癌能力立刻变得更强，因此科学家也提出维持或适当增强PTEN的活性可以用于癌症治疗。

但身体复杂的基因网络中没有一种基因可以独立存在，各基因间必定会互相限制，互相干扰。PTEN蛋白的构象会特别地吸引到一种WW结构域泛素E3连接酶1(WWP1)，早前来自哈佛医学院的Pier Paolo Pandolfi团队已经注意到WWP1的升高会导致PTEN蛋白降解。这也意味着WWP1会影响PTEN的功能，而最近十几年的研究已经发现，许多癌症类型中WWP1都会过度表达。利用类似CRISPR的干扰技术，降低WWP1的表达可以恢复PTEN的功能。

WWP1的蛋白构象，紫色部分显示了I3C可以结合的区域。

此外，体内还有一类与WWP1具有类似功能的泛素连接酶NEDD4-1，其同样可以降解PTEN。但是NEDD4-1会受到I3C的调控，也就是开始提到的西兰花中的分子。方式与WWP1调控PTEN如出一辙，因为I3C可以嵌入到NEDD4-1的功能结构域中起到调节作用。

来自西兰花的抗癌启示

Pandolfi想到，NEDD4-1与WWP1的该功能结构域很相似，因此I3C要对WWP1发挥作用是完全可能的。通过蛋白晶体结构分析，研究人员对WWP1进行了结构拆解，结果显示I3C同样可以结合到WWP1的N端中心结构域中。而如果将结合部分突变，即使加入I3C，PTEN的功能仍然会被WWP1给抑制。“我们发现了一种可以调控肿瘤生成的关键分子，并且其天然存在于西兰花和其他十字花科蔬菜中。”Pandlfi表示。

在实测中，I3C可以显著抑制前列腺癌细胞的生长，这是一种比较癌细胞生长情况和速率的方法，在给与I3C处理后，肿瘤体的生长速率下降，肿瘤明显变小。除了体外模拟癌细胞生长，研究人员同样研究了患癌小鼠中肿瘤体的生长过程，同样地，肿瘤小鼠在I3C处理后也表现出肿瘤形成能力减弱的表现。实验表明，WWP1-PTEN这条成瘤通路确实受到了I3C的干扰。

体内和体外实验都显示，I3C可以减缓肿瘤的形成

尽管现在只是在小鼠中观察到了这种神奇现象，Pandolfi对此还是表示信心满满。“我们不仅发现了一条调控肿瘤生长的通路，更是提供了可以轻松抑制癌症的治疗方法。”采用CRISPR或者I3C来破坏WWP1的功能确实看起来不错，但是具体要使用多少剂量还需要进一步的研究来探讨。不过，文章的第一作者Yu-Ru Lee表示，根据他们研究的数据来看，想要达到抗癌功效，你必须每天吃下6磅(相当于2.7千克左右)的十字花科蔬菜。

尽管一天要吃下如此多的蔬菜不可能实现，不过定期食用西兰花获得的抗癌分子总是聊胜于无的。而且科学家从西兰花中的I3C获得的宝贵启示，或许也将开发出新一代的肿瘤治疗方法，说不定到时候也会被叫做西兰花疗法呢?

原始论文：

Reactivation of PTEN tumor suppressorfor cancer treatment through inhibitionof a MYC-WWP1 inhibitory pathway