低氧新价值 | 揭开低氧环境中的ROS与癌症发展的秘密

近几年来，低氧环境与癌症发展的关系引起了广泛关注，尤其是在研究微核与癌细胞增长的联系时。最新Science期刊登载的《Micronuclear collapse from oxidative damage》表明，活性氧（ROS）在微核的争论中扮演了关键角色，从而加速了癌症进程，这一发现使得稳定低氧环境的价值日益凸显，成为深入研究癌症机制以及开发创新治疗的必备工具。

癌细胞内的“隐形炸弹”

微核是癌症细胞中常见的结构，它们携带完整或部分染色体，被薄弱的核膜包裹，在低氧（缺氧）环境下，微核的核膜极易破裂，暴露出其中的DNA，导致染色体重排和表观遗传改变，从而推动肿瘤异质性和抗药性的发展。

最新研究发现，低氧环境会诱导细胞内线粒体产生ROS，而这些ROS会攻击微核，破坏其核膜稳定性。

癌症的“催化剂”

低氧环境下的ROS/

在缺氧条件下，由于氧气供应不足，细胞通过线粒体的电子传递链释放更多的ROS，这些ROS会直接破坏微核的核膜，尤其是在低氧区域，微核破裂的发生率显著增加。

低氧环境下，线粒体电子输送链中的电子排放增加，导致ROS的产生，ROS在低氧状态下引发微核的排放实验表明，低氧环境下（1%O2）培养的细胞中，微核突破显著增加，ROS通过促使CHMP7蛋白积聚在微核中，极大地提高了微核的不稳定性，利用抗氧化NAC处理可以抑制这种情况。另外，当在CHMP7和LEMD2基因敲除的细胞中恢复这些蛋白的表达后，低诱导氧的微核破裂恢复到与常氧条件相似的水平，研究显示，CHMP7是低氧诱导微核分解的关键介质。

通过分析人类高等级浆液性卵巢癌（HGSOC）和人乳头瘤病毒（HPV+）引发的头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）患者，文章探讨了低氧与微核肿瘤在卵巢癌中，随着肿瘤核心区域与边缘的距离增加，低氧程度也严重加剧，微核破裂的发生率显著上升，这促使了cGAS在微核中的积聚，鳞状细胞癌患者中，PET影像证实了这点。低氧肿瘤显示出更多的CHMP7，而微核破裂的发生率是常氧肿瘤的3至4倍，进一步证明了肿瘤低氧与微核破裂增加之间的关系。

推动肿瘤科研发展

IPAN低氧工作站/

为了深入研究低氧环境对细胞内ROS和微核稳定性的影响，IPAN低氧工作站提供了精确控制氧气浓度的环境，让科研人员能够模拟肿瘤内的缺氧区域。

IPAN独有的旋风转移闸可以保证内腔低氧环境稳定，电动可调避光屏可以保证细胞避免培养基和细胞受光照影响产生的ROS，这些都能有效保证肿瘤细胞的有效培养，可以为肿瘤研究提供可靠研究环境，这种技术的引入，为揭示微核与癌症进展的复杂机制提供了前所未有的机会。

旋风转移闸示意

通过IPAN低氧工作站，研究人员也能调控ROS的产生量，分析其在不同氧浓度下ROS对微核稳定性的影响，从而推动新型抗癌治疗的开发，例如，调整ROS产生或者是抗氧化、修复微核的药物开发。