为什么乳腺癌细胞能够在酸性、缺氧等正常细胞难以承受的恶劣微环境中依然顽强生长？来自UCLA的研究人员在最新发表于 Nature Communications 的研究中给出了答案。他们首次解析了乳腺癌细胞中一类名为 NBCn1 的关键转运蛋白的原子级结构，并揭示其如何帮助癌细胞维持适合生存的内部化学环境。
在肿瘤内部，由于代谢旺盛和氧气供应不足，组织往往呈酸性，正常细胞在这样的环境下会受到明显损伤甚至死亡。然而，乳腺癌细胞却能通过维持体内相对碱性的状态来规避酸性伤害，而负责执行这一任务的正是存在于细胞膜上的 NBCn1。这个蛋白的功能可以理解为一台“离子电梯”，能够同时将两个钠离子（Na⁺）和一个碳酸根离子（carbonate）运入细胞内部，帮助迅速调节pH值。研究显示，NBCn1的转运效率极高，每秒可完成约15,000次离子输送，使癌细胞即使身处酸性环境仍能维持稳定的内部条件，为持续生长提供保障。
为了弄清 NBCn1 的高效运作方式，研究团队利用冷冻电镜获取了该蛋白的三维原子级结构，并通过计算模拟追踪其动态变化。他们发现，蛋白的核心结构域在完成外向到内向的状态转换时，会进行类似“电梯”上下移动的动作，离子正是依靠这一过程被快速运送入细胞。相比其他模式，这种机制能最大限度降低能量消耗，解释了乳腺癌细胞为何能在极端环境下依旧保持活跃。
此次研究不仅揭示了乳腺癌细胞适应恶劣微环境的关键生物学机制，也为抗癌药物开发提供了新的可能。由于癌细胞高度依赖 NBCn1 来维持内部pH，未来如果能够设计药物阻断这一离子通道，或许能让肿瘤失去调节能力，无法抵御酸性压力，从而变得更易被治疗。同时，因为正常细胞对NBCn1的依赖程度相对较低，这类靶向策略有望在抑制肿瘤的同时减少对健康组织的副作用。
论文作者、UCLA的 Ira Kurtz 教授指出，这项研究提供了NBCn1的首个原子分辨率结构，并首次将蛋白结构、离子动力学和功能联系起来，为探索肿瘤pH调控机制打开了新视角，也为未来基于代谢弱点的抗癌策略奠定了基础。
总的来说，这项研究显示，乳腺癌细胞之所以能在不适合正常细胞生存的酸性环境中“如鱼得水”，离不开NBCn1 这个高效的“生存工具”。而随着其工作机制被进一步揭示，针对这一蛋白的精确治疗策略或许将在未来为抗癌药物带来新的突破。
参考文献：Weiguang Wang et al, CryoEM and computational modeling structural insights into the pH regulator NBCn1, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-64868-z
编辑：王洪
排版：李丽
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