最近的研究表明，铜螯合可能是某些类型肺癌的有效治疗方法，特别是在具有两个显著特征的细胞中：转录因子对氧化应激的反应增强和可用铜水平降低。铜失衡与癌细胞生长之间的联系以及其他健康问题早已得到了认可。
普林斯顿大学化学系的盛实验室专注于研究金属营养如何影响人类生物学。去年该实验室研究了铁，今年则集中研究铜。他们在2025年的首次出版物中介绍了一种创新的传感探针，旨在识别人体细胞中的铜，该实验室利用该探针研究铜在肺癌细胞生长中的作用。
在他们最新的研究中，研究人员提出了一种新的治疗方法，其中铜螯合显示出针对特定肺癌的良好效果，这些肺癌表现出与氧化应激相关的转录因子增加和铜的可用性降低。
他们的合作论文《一种基于活动的铜传感的组织化学方法揭示癌症中的铜营养依赖性脆弱性》本周在《国家科学院院刊》上发表。这项研究紧随2024年7月发表的另一项研究，该研究集中于铁，进一步巩固了该实验室在过渡金属信号传导方面的专业知识。
在最近的实验中，该实验室的创新组织化学传感探针被应用于从国家癌症研究所获取的各种人类肿瘤细胞系，以确定铜水平升高的细胞类型。虽然铜对健康至关重要，但其失衡通常与癌细胞的生长及其他健康问题相关。哺乳动物体内铜的微妙平衡很容易被打破，增加了对工具的需求，以研究和监测铜依赖的细胞生长，这一过程被称为铜营养作用。
“铜是对健康至关重要的金属营养素。它来源于我们的饮食，反映了遗传和环境因素之间的相互作用，因为所有生物体的每个细胞都需要它，”生物有机化学的爱德华和弗吉尼亚·泰勒教授克里斯托弗·昌表示。“要理解癌症等疾病，我们必须研究决定细胞生存或死亡的潜在因素，然后寻找减缓过度生长的方法。”
“我们的目标是利用这项技术创建更复杂的生物标志物。我们设想了一种适用于各种细胞类型或组织样本的技术，以分离不同的癌细胞并评估其对铜营养作用的依赖性，”他指出。
这项研究是与特拉华大学的马尔科·梅西纳和佛罗里达州H·李·莫菲特癌症中心及研究所的吉娜·德尼科拉合作进行的。
连接铜和抗氧化剂
研究人员确定了铜与一种称为核因子红血球2相关因子2（NRF2）之间的联系。细胞内自由基的增高引发了研究人员所称的抗氧化反应，这激活了NRF2以增强负责产生保护细胞免受氧化损伤的蛋白质的基因表达。
昌实验室的研究深入探讨了这一领域，将传感技术和催化相结合，以确定经历这些变化的区域。
“细胞内铜水平的增加可以诱发氧化应激，”合作者、昌实验室的研究生艾登·佩扎基评论道。“因此，我们假设那些对铜驱动生长有大量需求的癌症往往表现出较高的氧化应激水平。鉴于NRF2在调节氧化应激方面的重要作用，我们推测它可能也会影响铜水平。”
研究表明，某些肺癌往往会表现出高NRF2水平。这使研究人员能够将NRF2的增加与可用铜的减少联系起来，使细胞对铜螯合作用更加脆弱。螯合疗法有效地限制了关键金属营养素的可用性，从而抑制了细胞增殖。
“使用这些国家癌症研究所的细胞系，我们应用了一种铜螯合剂，并分析其对低NRF2和高NRF2水平细胞的影响，”佩扎基详细说明道。“我们的结果表明，NRF2水平升高的细胞在铜螯合作用后经历了更高的细胞死亡率。”
“我们相信NRF2有效地隔离了铜，而螯合剂进一步降低了铜水平。这种联合减少可能无法满足细胞的营养需求，从而将铜螯合作为一种潜在的有价值的治疗策略，在铜供给本已有限且受严格调控的癌症中，”他解释道。
昌强调，这些发现尚未应用于人类组织测试。
“这项研究作为检测肺癌中金属脆弱性的概念验证。我们相信这个框架不仅可以为癌症提供见解，还可以为更广泛理解细胞生长机制提供帮助，”昌表示。“从本质上讲，所有疾病都与细胞生长或死亡的失衡有关。我们的研究旨在阐明这一平衡，并为理解饮食、环境和生活方式如何影响健康结果做出贡献。”
《一种基于活动的铜传感的组织化学方法揭示癌症中的铜营养依赖性脆弱性》一文由马尔科·梅西纳、劳拉·托伦特、艾登·佩扎基、汉娜·洪佩尔、埃琳·李、索非亚·米勒、奥黛特·维尔德霍-托雷斯、特蕾西塔·帕迪拉-贝纳维德斯、多妮塔·布雷迪、大卫·基利里、艾莉森·基利里、玛丁娜·拉尔、内森·沃德、潤·大畠、吉娜·德尼科拉和克里斯托弗·昌共同撰写。
这项研究得到了国家卫生研究院（R01 GM 79465、R01 GM 139245、R01 ES 28096和R01 NIAMS AR077578）、佛罗里达州卫生部（9BC07）和安捷伦生物设计计划的资助支持。
