《自然》子刊：補充這種特殊氨基酸，或許還能幫助抗癌！

在生命的分子世界中，有一種被稱為“手性”的現象，就像我們的左手和右手，同一面看似相同卻無法完全重合。我們熟知的氨基酸中有許多也具有這樣的特性：它們分為L型（左旋）和D型（右旋）兩種對映體。在自然界中，構成人體蛋白質的幾乎全是L-氨基酸，而D-氨基酸曾被認為主要存在于細菌細胞壁中，在高等生物中較為罕見。

然而，近年來的研究逐漸顛覆了這一認知。科學家發現，D-氨基酸在哺乳動物中也扮演著重要角色。其中，D-半胱氨酸尤為引人注目——它不僅能在大腦中調節神經發育，在胰腺中影響胰島素分泌，還能參與保護腎臟組織。

如今，一項發表在《自然-代謝》的新研究還發現了D-半胱氨酸的新作用：抗癌。它在多種癌癥細胞表現出抑制增殖的效果，并且還能夠有效減緩小鼠體內腫瘤的進展。研究不僅揭示了D-半胱氨酸作為一種新型抗癌分子的作用機制，更為靶向癌癥代謝提供了新的思路。

許多癌細胞生長過程中對半胱氨酸具有很大需求。例如三陰性乳腺癌、肺癌等類型的腫瘤細胞會過度表達一種名為xCT/CD98的轉運蛋白，加速半胱氨酸朝內部轉運。這些氨基酸最終被用于合成谷胱甘肽——細胞內最重要的抗氧化劑之一。

對于快速增殖的癌細胞來說，這一系統至關重要。癌細胞的代謝活動異常活躍，產生大量活性氧，以半胱氨酸為基礎合成的抗氧化劑對生存必不可少。

正是由于結構相似，D-半胱氨酸能被癌細胞的xCT/CD98誤認為是“正常貨物”而大量攝入。一旦進入細胞，它便開始展現其獨特的毒性作用。研究人員在篩選各種D-氨基酸對癌細胞的影響時發現，只有D-半胱氨酸能夠有效抑制特定癌細胞的增殖。

▲D-半胱氨酸可以抑制腫瘤細胞的增殖（圖片來源：參考資料[1]）

并且，它在細胞稀疏、快速增殖的區域，殺傷效果最強；而在細胞密集、接近融合的區域，效果顯著減弱。這一特性暗示，D-半胱氨酸可能特別適用于攻擊腫瘤邊緣氧氣充足、細胞接觸較少的快速增殖區域，以及血液循環中的轉移性癌細胞。

但D-半胱氨酸是如何發揮作用的呢？

研究人員發現，其關鍵靶點是一個名為NFS1的線粒體酶。NFS1是細胞中鐵硫蛋白生物合成的核心酶，參與著包括線粒體呼吸、DNA合成與修復、核苷酸代謝在內的多種關鍵細胞過程。NFS1的功能是從L-半胱氨酸分子中“剝離”硫原子，用于構建鐵硫簇——這是所有鐵硫蛋白發揮功能所必需的結構單元。

圖片來源：123RF

然而，當D-半胱氨酸結合到NFS1活性中心時，其硫原子的空間位置與催化必需的關鍵氨基酸殘基距離過遠，無法完成有效的硫轉移。這一現象的直接后果是細胞內鐵硫蛋白功能的全面崩潰，最終影響到多種細胞生理過程：線粒體功能受損、基因穩定性被破壞以及細胞周期停滯。

為了探索D-半胱氨酸的應用潛力，研究者構建了一批乳腺癌小鼠模型。他們在小鼠飼料中用D-胱氨酸替代L-胱氨酸，并結合每日兩次注射D-半胱氨酸成功維持了血液中有效的藥物濃度。結果顯示，與對照組相比，D-半胱氨酸治療顯著減緩了腫瘤生長，治療組小鼠的腫瘤體積明顯更小。

未來，研究者計劃進一步確定D-半胱氨酸的有效劑量以及安全性。這或許能為特定的癌癥類型提供一種簡單的治療新策略。

參考資料：

[1] Joséphine Zangari et al, d-cysteine impairs tumour growth by inhibiting cysteine desulfurase NFS1, Nature Metabolism (2025). DOI: 10.1038/s42255-025-01339-1

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