癌症研究

又称癌干细胞、肿瘤干细胞,是指具有干细胞性质的癌细胞,也就是具有“自我复制”以及“具有多细胞分化”等能力。通常这类的细胞被认为有形成肿瘤,发展成癌症的潜力,特别是随着癌症转移出去后,产生新型癌症的来源。

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科学家破解癌细胞容易突变的生物学难题

来源:学术经纬 2017-11-07 12:29

 

癌细胞为啥生存力强?其中一个原因在于它的多变。无论我们使用化疗、靶向疗法、还是免疫疗法,肿瘤缩小可能都只是临时的。一旦癌细胞了解了医生们的套路,就会见招拆招,产生新的耐药突变,然后卷土重来。

针对这一现象,许多科学家都在试图研发新药,为人类带来更多的抗癌武器,以图一举将癌细胞彻底歼灭。然而,美国西北大学(Northwestern University)的Vadim Backman教授却心生出一个与众不同的想法。在他看来,为了应对癌细胞突变而开发不同的药物是舍本逐末。既然癌症难治的根源是细胞突变,我们为什么不直接抑制细胞突变呢?今日,《自然》子刊《Nature Biomedical Engineering》刊登了他的最新发现。

有意思的是,Backman教授任职于工程系,这也让他从一个更宏观的角度去思考细胞突变这件事儿,而不是像分子生物学家那样尽力阐明背后的机理。他和团队首先对癌细胞进行观察,了解那些容易突变和不容易突变的细胞,各自具有什么样的特点。

利用成像、模拟、系统建模、以及体内实验等一系列技术,研究人员们意识到,细胞中染色质的压缩状态和癌细胞的生存力有关。染色质是DNA和蛋白质形成的复合物,也是染色体的结构基础:一个细胞内的DNA长度可达2米,想要把它装进细胞,就需要一系列的压缩。Backman教授的团队发现,染色质被压缩得越紧实,癌细胞就越容易死于抗癌疗法;相反,如果细胞的染色质显得松松散散,它们就越有可能生存下来。

“只要看一眼细胞内染色质的结构,我们就能预测这个细胞是否能活下来,” Backman教授说道:“有正常染色质结构的细胞无法对抗癌疗法做出回应,所以它们会死掉。它们不会在基因组里寻找耐药机制,所以不会产生抵抗。”

一种崭新的抗癌思路应运而生——如果我们能把松散的癌细胞染色质给“压紧实”,或许就能防止癌细胞产生新突变,让它们死亡。顺着这个思路,研究人员们找到了两款能影响染色质空间排列的药物Celecoxib和Digoxin。这两款药物都已经得到了美国FDA的批准,用于治疗关节炎和心脏病。不过FDA也指出,它们都有影响染色质压缩密度的副作用。

甲之蜜糖,乙之砒霜。Backman教授看中的恰恰是这两种药的“副作用”。为了验证它们的治疗潜力,科学家们先用化疗的方法处理了多种癌细胞,再在培养基里添加了这两种药物。如果他们的设想有效,原本治疗关节炎和心脏病的分子,有望抑制癌细胞在化疗后的耐药性。

结果好得惊人!“在2-3天里,几乎所有的癌细胞都死了,这是因为它们无法对化疗做出回应,” Backman教授说:“这两种化合物并没有杀死细胞。他们只是对染色质进行了结构调整。这抑制了癌细胞演化和适应的能力,这是他们的死穴。”

当然,细胞培养基和人体之间有着许多区别。培养基中近乎100%的抗癌效果,不代表这些分子在人体内也有效。“你永远不知道人体内的环境会如何影响癌症,或是带来什么无法预见的副作用,” Backman教授评论道:“但我们在7种不同的癌细胞里都看到了同样的结果,这非常有潜力。”

研究人员计划进一步验证这个思路的临床应用潜力。正如他们所做的类比,改变遗传信息是永久性的,而改变染色质的结构就好像是安装电脑上的软件,是可逆的,它用起来也更安全。未来,我们期待这款“抗癌软件”能给我们带来更多惊喜!(生物谷Bioon.com)

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