〔柯俊良團隊2010研究成果〕靈芝蛋白GMI可在發炎環境下抑制肺腺癌細胞的侵襲力,降低癌轉移的發生

容易轉移是肺癌不易治療的困難點之一,尤其是長期處在發炎狀態下,不只容易促進癌轉移的發生,更會造成肺部疾病的惡化。如何突破肺病難治的困境?根據中山醫學大學醫學研究所柯俊良教授團隊發表在美國化學學會官方刊物《Journal of Agricultural and Food Chemistry》的研究顯示,靈芝蛋白GMI也許能為我們帶來希望──其作用機制不只有利肺癌的治療,還可能改善肺部發炎的相關疾病。

文/吳亭瑤

 

容易轉移是肺癌不易治療的困難點之一,尤其是長期處在發炎狀態下,更容易促進癌轉移的發生。如何突破此一困境?來自小孢子靈芝(Ganoderma microsporum)的免疫調節蛋白GMI也許有機會為我們帶來一些改變。

根據中山醫學大學醫學研究所柯俊良教授團隊,聯合彰化基督教醫院、高雄醫學大學、中臺科技大學、國防醫學院、國軍臺中總醫院等機構的研究人員,於2010年發表在美國化學學會官方刊物《Journal of Agricultural and Food Chemistry》(農業與食品化學雜誌)的研究顯示,GMI可以在發炎的環境下降低人類肺腺癌細胞的侵襲力。

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GMI可在發炎環境下降低肺腺癌細胞的侵襲力

科學上常用來檢視癌細胞轉移能力的中一個方法,就是評估癌細胞的由上往下穿透皮膚基底層的侵襲力(invasion),亦即把癌細胞放在上方的試劑盒,上下方試劑盒之間以皮膚基底層相隔,二十四小時後,計數跑到下方試劑盒的癌細胞有多少,從數量多寡即可推知癌細胞侵襲能力的強弱。

由於腫瘤壞死因子TNF-α(一種會引起發炎反應的細胞激素)會增強癌細胞的轉移力,因此研究者在進行侵襲力實驗時,在下方空間添加10 ng/mL或100 ng/mL的TNF-α。

結果如圖1所示,肺癌細胞的侵襲力會與TNF-α的添加量呈正比,但如果事先讓肺癌細胞與GMI一起培養八小時再來做這個實驗,那麼不管有沒有、或是有多少TNF-α在下面煽風點火,癌細胞的侵襲力都會大為減弱──差不多會減少三至四成(當GMI濃度為4μg/mL時)或七成(當GMI濃度為16μg/mL時)。

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圖1  GMI對人類肺腺癌細胞株侵襲力的抑制作用

〔說明:圖A呈現的是,經過不同劑量TNF-α或GMI處理八小時的肺癌細胞株,二十四小時內從上方試劑盒穿越中間的皮膚基底層進到下方試劑盒的癌細胞,紫色部分愈多,代表癌細胞愈多;圖B則是將圖A的結果量化,計算癌細胞在不同環境下的侵襲力。〕

 

癌轉移必需的MMP-9會因GMI的調控而減少 

GMI之所以能抑制肺腺癌細胞的侵襲力,和它抑制了癌細胞內MMP-9的基因活性有關。

MMP-9是基質金屬蛋白酶的一種,當癌細胞準備轉移陣地之前,會先分泌這些酶類來分解細胞外基質,披荊斬棘開出一條道路。

而根據柯俊良的研究顯示,TNF-α會活化肺腺癌細胞內的NF-kB分子,進而啟動MMP-9基因,使癌細胞分泌大量的MMP-9,但這一連串機制都可以被GMI擋下來,使MMP-9的分泌量大幅降低(圖2)。

少了MMP-9打先鋒,癌細胞就很難往外跑了。這就是GMI能抑制肺腺癌細胞的侵襲力,進而降低癌轉移發生的機制之一。

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圖2  GMI對人類肺腺癌細胞株分泌MMP-9的抑制作用

〔說明:先以GMI處理A549細胞株,1小時後再加入不同濃度和劑量的TNF-α一起培養23小時和47小時。癌細胞的MMP-9分泌量如圖所示,螢光反應愈明顯,代表分泌量愈多。〕

 

GMI的作用機制還可改善肺炎相關疾病

其實不只肺癌,包括慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)和肺炎(lung inflammation)在內的肺部疾病,也都與「TNF-α活化癌細胞內的NF-kB分子,進而啟動MMP-9基因,使細胞分泌大量的MMP-9」相關。

上述實驗所使用的肺腺癌細胞株A549其實正是從肺泡上皮細胞病變而來,因此實驗結果顯示GMI調節發炎反應(調節TNF-α和NF-kB)與MMP-9的機制,也可能改善和發炎相關的肺部疾病。

肺癌難治,肺病也不遑多讓。靈芝蛋白GMI的作用之廣,也許遠超乎你我想像。

 

〔資料來源〕Lin CH, et al. GMI, a Ganoderma Immunomodulatory Protein, Down-Regulates Tumor Necrosis Factor α-induced Expression of Matrix Metalloproteinase 9 via NF-κB Pathway in Human Alveolar Epithelial A549 Cells. J Agric Food Chem. 2010 Nov 24;58(22):12014-21.