2009/03/25-水試所電子報35期--台灣產褐藻萃取物的抑癌機制

 
人會有生老病死,且在老舊時就進行汰舊換新 。正常而言,細胞的生長速度、分化及死亡皆具有規則性且受到控制。然而,癌細胞可不那麼聽話會依循正常的遊戲規則進行,它會沒有自制力的不停分裂生長,進而侵略正常細胞的生長範圍,導致正常細胞死亡;也就是說癌細胞就如同人類的天敵一般,破壞了遊戲規則、危害人類的生命。


在學理上,我們已知「抗癌」主要可藉由三大途徑進行: 1. 誘導癌細胞凋亡 ( Apoptosis ); 2. 抑制癌細胞血管新生; 3. 活化自然殺手細胞。依據本組先前的試驗結果,已得知餵食小鼠褐藻萃取物可活化其體內的自然殺手細胞,且對免疫細胞無毒性作用,因此乃進一步以肝癌細胞為標的,探討褐藻萃取物是否具備抑制癌細胞生長的另兩大機制。


將台灣產褐藻萃取物與人類肝癌細胞進行共同培養,在顯微鏡下可觀察到肝癌細胞的細胞數明顯變少,且細胞型態不完整,細胞膜有皺縮現象(圖一),顯示褐藻萃取物確實能毒殺肝癌細胞、抑制其增長。

 
進一步以流式細胞儀分析肝癌細胞的週期,結果發現褐藻萃取物會干擾癌細胞週期,透過停止細胞週期來抑制肝癌細胞的增長,進而誘導肝癌細胞和正常細胞一樣,步入汰舊途徑,也就是所謂的細胞凋亡途徑;
 
在褐藻萃取物的誘導下,肝癌細胞會先有凋亡前期的細胞膜外翻現象,進而導入凋亡後期的 DNA片段化,亦即其 DNA的完整性幾乎被完全破壞,碎裂成許多小片段 (圖二)。
 
至於在抑制癌細胞血管新生部分,則是分析血管內皮生長因子 ( vascular endothelial growth factor, VEGF )及 其受體 FLK-1 ( fetal liver kinase 1, FLK-1 )、 內皮細胞生長因子 ( Angiopoietin-1 )及其 受體 Tie-2 receptor。結果發現,當 VEGF 與 FLK-1 結合時,會導致微血管朝腫瘤方向生長,癌細胞可藉此獲得其生長所需的營養;
 
而當 Angiopoietin-1 與 Tie-2 receptor 結合 則會造成血管局部聚積,降低血管通透性並擴大微血管徑,進而增加癌細胞吸收營養的機會。透過基因分析,我們發現褐藻萃取物能抑制上述四種基因表現,也就是藉由抑制血管新生相關的基因來達到抑制癌細胞轉移的目的。


綜合上述的實驗結果,顯示台灣產褐藻萃取物能藉由上述三種途徑達到「抑癌」的效果,可說是科學研究上的一大發現,因為若說癌是人類的天敵,那台灣產褐藻萃取物就是天敵的剋星。目前本組已掌握台灣產褐藻萃取物的作用機制,未來將朝動物實驗邁進,期能進一步究明其在生物模式上的功能,以發揮海洋天然物的最大價值。