范可尼贫血(Fanconi anemia)是一种罕见但致命的疾病,目前没有能够治疗其根本病因的良药。如今,斯坦福研究人员们正在开发一项新的检测方法,用以帮助该病患儿和数百万相关疾病患者。
在生命最初的10年内,生来患有范可尼贫血的孩子会失去制造血细胞的能力,并需要骨髓移植才能存活。尽管移植可以治疗骨髓衰竭,但他们罹患癌症的风险仍然很高,很少能活过20多岁。
不幸的是,目前没有药物能够治疗范可尼贫血的基础病因——由细胞内醛类分子引起的DNA突变。
未能开发治疗方案的部分问题是无法测量血液中的醛类。但得益于一项斯坦福ChEM-H拨款支持的跨学科合作,这一状况可能即将被改变。
“如果我们有一种药物要做临床试验,我们很想说出‘这是你服用此药前的醛类水平,这是你开始服药后血细胞内的醛类水平’这样的话,”儿科血液病学和肿瘤学教授Kenneth Weinberg说道。
如果成功,这一检查可以帮助开发治疗方法来阻止范可尼贫血患者体内醛类引起的DNA损伤,并帮助数百万因常见基因突变或工业暴露而面临罹患醛类相关癌症风险的人。
图:化学教授Eric Kool和同事们正在开发针对血液中醛类含量的检测方法。
—— 不仅是好奇心 ——
许多醛类是自然产生的,它们使成熟的桃子散发出诱人的味道。一种名为乙醛的醛类,会造成约8%的人口——以及1/3的东亚人——在喝酒时面部潮红。
但是过去的10年间,研究人员发现有些情况下醛类会造成DNA链缠结,阻止它们产生必需蛋白质及正常复制。最坏的情况是,由于缺乏解开和修复缠结DNA所需的基因,范可尼贫血患者体内的缠结会杀死造血干细胞。
这种DNA损伤也是许多癌症背后的原因。Weinberg说,例如东亚人中的突变会阻碍身体降解乙醛,增加食管癌风险大约70倍。
“我想许多人只是认为这种突变有点奇特:‘有些人一喝酒就脸红、恶心、头痛,非常不舒服,因此他们不喝酒,’”兼为斯坦福Bio-X儿童健康研究所及斯坦福癌症研究所成员的Weinberg说,“我开始将其视作一种疾病前状态,而不仅仅是奇特。”
检测桃子的香味
尽管对范可尼贫血和醛类在促进癌症发生中所扮演角色的了解在不断增长,但目前依然没有药物可以清除这些分子,主要是因为它们和桃子的香味一样转瞬即逝——换句话说,它们太容易挥发了。这导致常规血液学检查测不出来,因此和Weinberg合作的化学与系统生物学教授Daria Mochly-Rosen等研究人员无法确认他们开发的醛类清除药物是否在发挥作用。
Mochly-Rosen同时是转化医学乔治·史密斯教授,在他的建议下,Weinberg几年前和化学教授EricKool进行了交流。大约半个小时后,Weinberg说,Kool就勾勒出Darkzone——一种在醛类存在时会发光的化学物质——的初步设想。
Kool、Weinberg及合作者们2016年发表了关于Darkzone的初步结果。现在他们的目标是改进现有成果,并将该方法用于临床,开始在患者中进行测试。所面临的挑战的双重的,Kool说道。首先,他们想要提高Darkzone的光输出,以便更容易地看出血液样本中醛类的含量。
其次,研究团队需要开发能够维持持续真空的抽血设备,以防止醛类从血液样本中流失。研究人员正在调整一种现有设备:并非从静脉中抽血,而是用数百跟细针经皮抽取血液。如此获得的血液可以再注入预装Darkzone的真空密封设备中。
疾病和突变之外
正如Weinberg所说,他们的主要目的是帮助开发更好的药物来治疗范可尼贫血和醛类相关癌症。
但未来还有一个也许同样重要的应用。醛类——包含甲醛和乙醛——无处不在。“比如现在你坐在一台胶合板桌子前,就在吸入少量乙醛,”Weinberg说,它们存在于三合板、涂料和电子产品中。
如果仅仅坐在胶合板桌子前都对我们有害,那么生产这些产品的人所受的伤害就更大了,特别是在如东亚等地区许多醛类监管不严格的国家。“醛类是工业毒素,如果我们能够测量人们的暴露量,并推动努力来减少他们暴露于这些化合物,那就太棒了,”Weinberg说道。
原文标题:A rare disease inspires a Stanford team to develop a new test for aldehyde exposure
译:徐晶 校:曹文东