《Scientific Reports》：Arsenic trioxide allosterically inhibits human telomerase, validated by in-silico and in-vitro cancer and non cancer cell lines
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本研究针对肝癌化疗效果不佳的临床难题，通过计算模拟与体外实验验证了三氧化二砷（ATO）对人端粒酶的变构抑制作用。研究发现ATO通过降低端粒酶与DNA结合能、诱导ROS生成双重机制，有效抑制HepG2细胞增殖并引发细胞衰老。该成果为肝癌靶向治疗提供了新策略，发表于《Scientific Reports》期刊。
在肝癌治疗领域，传统化疗和放疗手段往往难以取得理想疗效，患者五年生存率始终徘徊在较低水平。这种治疗困境的背后，是肝癌细胞强大的自我更新能力和耐药机制在作祟。其中，端粒酶（telomerase）作为维持肿瘤细胞永生化的关键酶，其活性在85-90%的肝癌细胞中异常升高，成为肝癌靶向治疗研究的重要突破口。
正是在这样的临床需求背景下，一项发表于《Scientific Reports》的创新研究揭开了传统药物三氧化二砷（ATO）的全新作用机制。这种曾经主要用于治疗急性早幼粒细胞白血病的药物，在肝癌治疗领域展现出令人惊喜的潜力。研究人员通过多学科交叉的研究策略，首次系统阐释了ATO如何通过变构抑制方式靶向端粒酶，从而诱导肝癌细胞走向衰老和死亡的特殊路径。
关键技术方法
本研究整合计算生物学与实验验证体系：采用分子对接和分子动力学（MD）模拟分析ATO与端粒酶的相互作用；使用人肝癌细胞系HepG2和正常肝细胞Wrl-68进行体外验证，通过CCK-8法检测细胞活力，Annexin V/PI流式细胞术检测凋亡，DCFDA探针测定活性氧（ROS），TRAP assay评估端粒酶活性，Western blot和qRT-PCR分析蛋白及基因表达。
研究结果
计算模拟揭示变构抑制机制
分子对接结果显示，ATO能够结合在端粒酶的变构位点，使端粒酶与端粒DNA的结合能显著降低。MD模拟进一步证实，虽然ATO存在下端粒酶仍能与DNA保持接触，但结合稳定性明显减弱，符合变构抑制剂的特征。这种独特的作用模式避免了直接竞争性抑制可能带来的副作用。
体外实验验证抗肿瘤效果
在HepG2细胞中，ATO表现出浓度依赖性的增殖抑制效应。通过DCFDA荧光探针检测发现，ATO处理组细胞内ROS水平显著升高，同时Annexin V/PI双染显示早期凋亡细胞比例增加。特别值得注意的是，TRAP assay结果显示端粒酶活性明显受抑，且Western blot检测到端粒酶逆转录酶（hTERT）蛋白表达下调。
双重作用机制协同抑癌
研究揭示了ATO通过两条并行通路发挥抗肝癌作用：一方面通过诱导ROS生成促进细胞凋亡，另一方面通过变构抑制端粒酶活性，使端粒长度维持机制受损，最终导致肝癌细胞失去无限增殖能力而进入衰老状态。这种双重作用机制使得ATO在相对较低浓度下即可产生显著抑癌效果。
结论与展望
该研究首次系统证实ATO可通过变构抑制方式靶向端粒酶，这种独特的作用机制为肝癌靶向治疗提供了新思路。相比传统化疗药物，ATO的这种双重作用机制可能带来更好的治疗效果和更低的耐药性风险。更重要的是，研究建立的计算模拟与实验验证相结合的研究范式，为其他老药新用研究提供了可借鉴的方法学参考。这些发现不仅深化了对ATO抗肿瘤机制的理解，也为开发基于端粒酶变构抑制的新型肝癌治疗方案奠定了理论基础。
