Cell 上發表的「靜脈注射維生素 C 抑制白血病」的研究成果可靠嗎？

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維生素C作為體內廣泛存在的一種氧化還原劑，使各種蛋白在氧化應激反應下從關閉狀態的氧化態變為激活的還原態，對機體的平衡至關重要。而之前徐國良院士課題組關於TET家族蛋白的結構研究中就發現VC作為一個小分子參與了TET蛋白的形成。當時徐教授來我們學校講座時，我還問過他VC在這個蛋白形成中的具體作用，不過由於他主要是解析蛋白晶體結構的，對其功能的研究不是專長，所以沒有給出準確的回答。但兩年過去後，cell和nature關於VC抗癌的文章都出來了。雖然業內認為其新意不夠，但正好回答了我之前的疑問。

貼一篇我師兄（丁廣進、黃蔚）寫的關於這篇paper的評論【禁止轉載】

http://mp.weixin.qq.com/s/HvqWRrsxa4jPns2PIrwZdQ

以下為原文

上周五（8月18日）BioArt報道了一篇發表在Cell雜誌上的論文，文中的主要結論就是通過小鼠腫瘤模型，證明了維生素C可以通過恢復突變的去甲基化酶TET2的活性，促進DNA去甲基化，進而抑制白血病的發生髮展（詳見：Cell：維生素C真的可以抗白血病丨亮點推薦）。該報道一時間引起眾多讀者熱議，有人認為這樣的實驗結果是早就能預料的，缺乏新意，難以想像能夠發表在Cell，還有人覺得維生素C抗腫瘤並不是一個新鮮的話題，多年以前就有文章報道了。

然而無獨有偶，今天又出來一篇Nature，而且還是長文（Article），論文題為「Ascorbate regulates haematopoietic stem cell function and leukaemogenesis」，估計更多人想不通了。那麼這個工作的前前後後到底是什麼回事？過去有哪些已有的研究成果？最近還有其它雜誌也報道了相關工作嗎？帶著這些問題，我們逐一回答。

談到這裡，先來回顧一下近年來維生素C與幹細胞的一些工作。有關維生素C與幹細胞之間的關係，早在2009年底中科院廣州健康研究院裴端卿課題組就在Cell Stem Cell雜誌上發表文章證明了維生素C可以大幅提高iPS細胞的轉化效率【1】（這篇文章是當時國內在iPS領域具有重要影響力的論文，目前也是高被引用文章。這篇當時的封面論文正式出版的時還配發了鄧宏魁教授的評論文章「」Powering Reprogramming with Vitamin C）。緊接著2011年和2013年，裴端卿課題組相繼在Cell Stem Cell和Nature Genetics上發文，進一步揭示了維生素C提高細胞重編程效率的分子機制，這些機包括維生素C對組蛋白去甲基化酶Jhdm1a/1b和DNA去甲基化酶TET1的調控（TET1的工作是與中科院生化細胞所徐國良院士課題組合作完成）【2,3】。

2010年第一期出版的Cell Stem Cell封面

維生素C為什麼能夠調控組蛋白去甲基化酶jumonji家族蛋白和DNA去甲基化酶TET家族蛋白？這是由於維生素C在細胞體內通常可以作為電子供體將鐵離子維持在二價狀態（Fe2+），而依賴於鐵離子和α-酮戊二酸的一類雙加氧酶只有在鐵離子處於二價狀態才會有活性。從是表觀遺傳研究的研究人員應該知道，在細胞內由兩大類酶（組蛋白去甲基化酶jumonji家族蛋白和DNA去甲基化酶TET家族蛋白）主要是依賴於鐵離子和α-酮戊二酸起作用的。有了這層意思就不難明白維生素C的重要作用了。而關於維生素C對TET的調控，事實上早2013年有4篇論文先後發表，除了裴端卿組的論文，其餘的分別發表在Nature、JACS和JBC（2013年JBC最佳論文）上【4,5,6】。

理論上維生素C能夠調控TET1/2/3，但是為什麼會一直聚焦到TET2呢？事實上在科學家還沒有認識到TET是DNA去甲基化酶的時候，許多臨床研究就發現在白血病患者中TET2高頻突變【7,8】。早在2011年紐約大學醫學院Iannis Aifantis組就在Cancer Cell雜誌報道了TET2對造血幹細胞自我更新的調控作用【9】，所以日前在Cell發表就不足為奇了。

回到Nature這篇章，該文是來自美國德克薩斯西南醫學中心Sean J. Morrison組（Sean J. Morrison是HHMI研究員，長期從事造血幹細胞以及白血病相關研究）。

Sean J. Morrison

這個Nature上的story完全不同於前幾日發表在Cell上的那個，該工作是從分析造血幹細胞的代謝物出發，最後發現維生素C在造血幹細胞中大量富集，鎖定了維生素C之後根據以往的文獻很容易聯想到對TET的調控，然後文章順勢而下。

我們知道，飲食可以通過改變胰島素等調節信號影響幹細胞的功能【10】，而飲食是否能通過代謝物濃度變化影響幹細胞，還是未知的。要知道，有關代謝與幹細胞的研究，大多都是通過改變培養基中的營養成分實現的，並不是生理狀態下的情況，而人體是一個複雜的有機體，代謝物的水平由多個器官，多種類型的細胞共同控制，顯然，在培養基中進行的研究可能難以反應人體內的真實情況。而要研究生理狀態下代謝物的改變與幹細胞的關係並不容易，主要原因是現有的代謝組分析需要用到大量細胞，而從組織中獲得這麼多的幹細胞是非常困難的，Takubo等為了研究造血幹細胞的糖代謝，在一次實驗中，就需要提取120隻小鼠的骨髓【11】。

研究者為了克服以上困難，將流式細胞儀與液相質譜聯用，可以快速地大量富集有活性的幹細胞並得到細胞內穩定的代謝物的水平。（圖1）

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通過該方法，研究者發現造血幹細胞中富集大量的維生素C，並且濃度隨著分化程度的提高而降低。而剝奪維生素C的攝入後，造血幹細胞的數量增加（圖2）。

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隨後，研究者證明，缺乏維生素C可以通過影響TET2的活性影響造血幹細胞和白血病細胞的功能以及低水平的維生素C可以加快白血病的進程（圖3）。

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重要的是，研究者發現維生素C對白血病的影響是可逆的，通過在小鼠的飲食中增加維生素C，可以延長小鼠的生存時間（圖4）。

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文章的最後，研究者非常誠懇的寫到，本研究並不是為了說明維生素C是如何調節TET的，而是將代謝的研究從培養基中的細胞拓展到了生理水平代謝物變化是如何影響幹細胞功能以及腫瘤進程的。筆者認為這也是該研究的亮點和意義。

值得注意的是，在西方國家，人群中維生素C的含量差別有10倍之多【12】，而維生素C含量低的人更容易死於癌症【13】,在老年人中，克隆性造血較為普遍，且多為TET2突變，所以在飲食中適量增加維生素C的攝入，可以加強TET蛋白的抑癌效果。

連看兩篇維生素C與白血病的文章，對代謝和表觀遺傳研究有所了解的讀者是否想到了這樣的問題——「維生素C能治療IDH突變白血病嗎？」IDH（異檸檬酸脫氫酶）突變與TET突變都是白血病中常見的基因突變類型。IDH可以通過將2-KG轉變成2-HG從而抑制以2-KG為底物發揮去甲基化酶作用的TET蛋白的活性，而維生素C可以促進TET的活性，那麼當IDH突變，TET活性受抑制時，維生素C仍能增強TET的活性，抑制腫瘤進程嗎？有趣的是，早在今年6月30日，就已經有研究者在回答這個問題了。白血病研究權威雜誌LEUKEMIA發表英屬哥倫比亞大學M Hirst等人的研究「Vitamin C-induced epigenomic remodelling in IDH1 mutant acute myeloid leukaemia」， 該研究發現添加維生素C可以顯著抑制IDH突變型白血病細胞的增殖【14】。（圖5）

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而領一項去年7月份Peter A. Jones（腫瘤表觀遺傳學領域的奠基人，37年前率先發現了 5-aza-2′-deoxycytidine對DNA甲基化的抑制，大力推動了該葯在臨床上治療白血病的應用）課題組發表在PNAS上的文章很有意思的將維生素C與FAD已經批准的藥物DNA甲基化抑製劑 5-aza-2′-deoxycytidine聯合使用，對於治療白血病會有更好的效果，而且維生素C的作用也是依賴於TET2的功能的【14】。

總的來說，這4項研究為將維生素C作為腫瘤臨床治療輔助用藥以及高危人群的營養支持治療提供了理論和實驗基礎，然而考慮到在某些情況下，維生素C會拮抗化療藥物的療效【15】，所以有關維生素C的抗腫瘤作用還需要進一步的探索。

至於說發表在Cell和Nature上的這兩項工作是否qualify，這個交由讀者自己做出判斷吧。把文章發表在CNS上有很多因素，故事是否講的好、通訊作者是不是領域權威、文章是否建立新的concept、格局是否夠大等等都是影響因素。但是在關注CNS的同時也要關注同一時間段發表的類似工作，因為發表在LEUKEMIA和PNAS上的工作也同樣重要，而且都還是早於Cell和Nature發表，這也從另一個角度說明了即便是存在某種意義上的scoop，只要工作做得足夠好，該發在什麼雜誌上依然可以發出來。

最後提一下，Nature這篇文章是去年9月份投稿，今年8月14日接受；Cell是今年四月份投稿，7月21日接受。

參考文獻：

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15、Mark L. Heaney, Jeffrey R. Gardner, Nicos Karasavvas, David W. Golde, David A. Scheinberg, Emily A. Smith and Owen A. O"Connor. Vitamin C Antagonizes the Cytotoxic Effects of Antineoplastic Drugs. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-08-1490 Published October 2008

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