今天给大家解读一篇4月发表在《Cells》上的题目为“Sera from Phylogenetically Related Alligators, Crocodiles and Domestic Chickens Exhibit Comparable Anti-Cancer Activity.”的文章本研究首先从短吻鳄血清中分离出45%硫酸铵沉淀组分（ASa），证实其对多种小鼠和人类癌细胞具有快速、强效的细胞毒性，且不伤害正常细胞（如人iPSC来源心肌细胞）。通过电生理记录发现ASa导致癌细胞膜快速去极化，形成高电导孔道，符合补体MAC特征。质谱分析富集组分中补体C5蛋白丰度最高，且加热处理消除活性，提示补体参与。基于C5氨基酸序列的系统发育分析，选择与短吻鳄亲缘关系最近的鳄鱼和家鸡血清进行验证，发现二者同样具有抗癌活性。进一步对鸡血清组分（CSa）进行机制研究，显示其依赖Ca²⁺/Mg²⁺离子、末端补体组分（C5–C8）以及IgM抗体；免疫耗竭IgM后抗癌活性显著降低（约82%），且纯化的鸡IgM可激活人补体系统杀伤癌细胞。最后，ASa在黑色素瘤和淋巴瘤小鼠模型中展示出体内抑瘤效果。（请持续关注我们，每天为您解读最新见刊的文献!）想薅生信资料羊毛？直接在对话框回复 “资料”，免费领取干货大礼包！包括数据集、绘图代码、图表复现、思路总结、参考文献……0代码！鼠标点点点即可轻松完成5-10分生信SCI全文复现！
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题目：《来自系统发育相关鳄鱼、短吻鳄和家鸡的血清表现出相当的抗癌活性》Sera from Phylogenetically Related Alligators, Crocodiles and Domestic Chickens Exhibit Comparable Anti-Cancer Activity
发表期刊：Cells
影响因子：5.2
研究背景：
鳄目动物（如短吻鳄和鳄鱼）虽长寿且持续暴露于环境致癌物（病原体、重金属、辐射等），但癌症发病率极低，提示其具备强效的天然抗肿瘤防御机制。早期研究已报道短吻鳄血清具有广谱抗菌活性，且加热或蛋白酶处理可消除该活性，提示补体或相关蛋白参与。此外，部分croccodile血清和器官裂解物对多种癌细胞系表现出细胞毒性。然而，系统性的跨物种比较及其具体分子机制尚不清楚。本研究基于前期观察，假设亲缘关系相近的物种血清中存在能降低癌细胞活力的蛋白/肽因子，并试图阐明补体系统在其中的作用。
研究思路：
- 从短吻鳄血清入手
制备短吻鳄血清（AS）及其45%硫酸铵沉淀组分（ASa），通过MTT、[³H]-胸苷掺入实验评估对多种小鼠和人类癌细胞的杀伤效果，并对照牛、兔、马血清。 - 验证选择性
对比非癌性人iPSC来源心肌细胞和皮肤成纤维细胞，确认对正常细胞无毒性。 - 探究机制
采用膜片钳技术记录ASa处理后癌细胞膜电位和膜电流变化；通过质谱分析富集组分中蛋白，鉴定补体C5为关键蛋白；热灭活实验及离子依赖性实验初步验证补体参与。 - 跨物种拓展
基于C5蛋白序列的系统发育树，选择与短吻鳄最接近的鳄鱼和家鸡血清，测试其抗癌活性。 - 深入鸡血清机制
使用鸡血清组分（CSa）进行电生理记录、Ca²⁺/Mg²⁺螯合与回补实验；制备针对鸡补体C5–C8蛋白的多克隆抗体进行免疫耗竭；用商业抗IgM抗体耗竭IgM检测活性变化；纯化鸡IgM并与人工血清联用观察对人癌细胞的杀伤。 - 体内验证
通过皮下注射B16黑色素瘤细胞和腹腔注射EL4淋巴瘤细胞建立小鼠模型，瘤内或腹腔注射ASa评估肿瘤体积和细胞计数变化。
研究亮点：
- 跨物种保守性
基于补体C5蛋白的系统发育相关性，首次证明鳄鱼和家鸡血清同样具备短吻鳄血清样抗癌活性。 - 机制明确
通过电生理记录、离子依赖性实验、免疫耗竭和质谱分析，证实补体系统（C5–C8）和IgM是细胞毒性的核心执行者。 - 选择性杀伤
血清在杀伤多种癌细胞的同时，对正常人类细胞（如成纤维细胞、iPSC-CMs）无影响，提示潜在的肿瘤靶向能力。 - 体内初步验证
短吻鳄血清组分（ASa）在黑色素瘤和淋巴瘤小鼠模型中可抑制肿瘤生长（肿瘤体积减少约50%，瘤细胞减少约80%）。
研究结果：
- 短吻鳄血清的选择性抗癌活性
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AS/ASa剂量和时间依赖性地杀死PN71骨髓瘤、EL4淋巴瘤等小鼠癌细胞（图1A–C），对人类癌细胞系U937、T47D、HeLa同样有效（图1D），但对人iPSC来源心肌细胞无毒（图1E）。 -
血清暴露于55°C20分钟消除活性（结果3.1.2节提及）。 - 补体MAC的参与
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膜片钳记录显示ASa在数分钟内导致癌细胞膜电位去极化至0 mV（图2A），并形成高电导（pS级）穿孔样通道（图2B），与补体MAC特征一致。 -
质谱分析多个独立纯化步骤中富集的活性组分，鉴定出补体C5蛋白（12个肽段注释为C5，A0A1U8DWU5）（表2）。 - 体内抗肿瘤效果
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ASa瘤内注射后，B16黑色素瘤出现广泛坏死，肿瘤体积比FCS对照组减少约50%（图S1）。 -
腹腔注射ASa后，EL4淋巴瘤细胞计数减少约80%（图S2）。 - 跨物种保守性
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鳄鱼和鸡血清同样在2小时内杀死RPMI 8226人骨髓瘤细胞（图3B）。 -
鸡血清组分（CSa）对5种骨髓瘤和7种白血病/淋巴瘤细胞系均有剂量依赖性杀伤，但对正常人皮肤成纤维细胞（HDFs）无影响（图3C–E）。 - 鸡血清机制
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CSa同样引起癌细胞膜快速去极化（~40秒）至0 mV（图4A）。 -
EGTA螯合Ca²⁺/Mg²⁺可抑制CSa毒性，额外添加Mg²⁺可部分恢复（图4B）。 -
抗C5–C8抗体的免疫耗竭显著减弱CSa的细胞毒性（图5）。 -
抗IgM抗体耗竭鸡IgM后，CSa抗癌活性降低约82%（图6C）；纯化的鸡IgM组分可在人工血清存在下激活人补体系统，杀伤U266骨髓瘤细胞（图6D）。
研究总结：
本研究证明短吻鳄、鳄鱼和家鸡血清中保守存在一种补体依赖的抗癌免疫机制。该机制由IgM抗体识别癌细胞表面靶标并激活经典补体途径，组装成MAC形成穿孔，导致癌细胞快速裂解。主要结论包括：
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短吻鳄血清的细胞毒性完全依赖于补体系统，且C5是活性组分中最重要的蛋白。 -
基于C5序列的进化保守性，鳄鱼和鸡血清表现出相似的抗癌活性，表明该机制在爬行类和鸟类中广泛存在。 -
鸡血清中明确证实了IgM–补体–MAC的因果链条：IgM耗竭降低活性，纯化IgM可交叉激活人补体系统。 -
该机制对癌细胞具有选择性（不伤及正常细胞），可能源于癌细胞表面特异性抗原或补体调节蛋白的差异表达，但具体识别靶点尚未鉴定。 -
体内初步实验（黑色素瘤、淋巴瘤模型）支持局部给药可产生疗效，但样本量小，仅作为概念验证。 -
局限性包括：正常细胞种类有限、靶点未知、体内实验为初步探索、系统性给药问题、补体调节机制未研究、C5丰度不等于因果性等。未来需通过重组蛋白重构、补体抑制实验、免疫耗竭/补救实验等进一步验证，并评估在人类系统中的应用可行性。
该研究为开发基于补体激活的仿生免疫疗法提供了新思路，强调古老天然免疫系统的抗癌潜力。
结果译文：
1.短吻鳄血清对癌细胞的选择性细胞毒性
1.1 短吻鳄血清的体外和体内抗癌活性
2.鳄鱼和鸡血清也显示抗癌活性
基于我们在短吻鳄血清中的发现，我们测试了系统发育上相近的物种是否也表现出类似的抗癌活性。为此，我们进行了系统发育分析，旨在鉴定与短吻鳄C5蛋白序列最接近的物种（图3A）。如图3B所示，C5序列与短吻鳄密切相关的鳄鱼血清在2小时内表现出类似短吻鳄的抗癌活性，杀死RPMI 8226癌细胞。由于短吻鳄和鳄鱼是受保护物种，基于短吻鳄、鳄鱼和鸡C5序列的显著相关性，我们测试了鸡血清是否表现出类似短吻鳄的抗癌活性。结果支持C5假说，鸡血清在2小时内杀死RPMI 8226癌细胞（图3B）。接下来，我们发现45%硫酸铵沉淀的鸡血清组分也能杀死五种骨髓瘤细胞系，其中U266B1对CSa最敏感（图3C）。此外，测试的七种白血病细胞系对CSa也表现出不同的敏感性，其中淋巴瘤细胞系Raji最为敏感（图3D）。相比之下，CSa不影响人真皮成纤维细胞的活力，但剂量依赖性地杀死人骨髓瘤细胞系RPMI8226（图3E）。
3.补体系统参与鸡血清的抗癌活性
如图4A所示，与短吻鳄血清类似，CSa也引起膜电位快速去极化至0 mV，最终导致细胞死亡，支持补体系统参与CSa的抗癌活性。为了进一步支持补体参与，我们测试了CSa杀伤对Mg²⁺和Ca²⁺离子的依赖性，这些离子是任何补体途径（经典、替代和凝集素途径）正常活性所必需的。如图4B所示，与含CaCl₂和MgCl₂的培养液相比，在16 mM EGTA存在下抗癌活性被阻断，增加MgCl₂和CaCl₂浓度后部分恢复。为了评估每个补体蛋白对CSa抗癌效应的需求，我们使用针对MAC相关蛋白（C5-C8）选定表位的一系列亲和纯化多克隆抗体进行免疫耗竭实验。如图5所示，耗竭不同补体蛋白后，CSa的抗癌活性被不同程度地减弱，为补体介导的癌细胞死亡提供了额外的证据。无论任何被测试补体蛋白对抗癌效应的贡献如何，这些实验表明补体蛋白协同工作，同时每个蛋白对执行细胞死亡程序都是不可或缺的。
4.IgM抗体参与CSa的抗癌效应
更多结果和补充图表：doi： 10.3390/cells15090749
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