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开发出24小时内将癌细胞转化为癌干细胞的方法

创建有明 2021-04-08

癌症干细胞因癌症类型不同而不同,这给开发根除疗法带来了困难

北海道大学3月30日宣布,发现水凝胶诱导癌症干细胞,在极短的24小时内将癌细胞变成其祖先。 该研究是由北海道大学大学院医学研究科肿瘤病理系教授田中伸弥、WPI-ICReDD、北海道大学大学院生命科学研究科教授龚陈平、名誉教授安田和典、国立癌症中心研究所所长真野博之等领导的研究小组进行的。该研究成果发表在《自然生物医学》上。 该研究成果已在线发表在《自然生物医学工程》上。

日本每年死于癌症的人数已达38万,成为癌症死亡的首要原因,征服癌症是医学界最大的挑战之一,癌症基因组面板检测将于2019年开始,大量癌症患者正在接受分子靶向疗法和免疫检查点抑制剂的治疗。 但是,癌症的5年生存率约为66%,还不能治愈。 原因是癌症干细胞对化疗、放疗有抵抗力,存在于癌症组织中,数年后造成癌症的远处转移和复发。

世界各地都在积极研究检测癌症干细胞的方法,但都没有应用于临床。 缺乏实际应用的原因之一是癌症干细胞的特性因癌症类型不同而不同,存在很大的多样性。由于本成果能在短时间内轻松诱导出癌症干细胞,有望应用于实际临床。

利用DN凝胶快速诱导多种癌症干细胞

在这个实验中,龚和段开发了一种由丙烯酰胺-丙磺酸和二甲基丙烯酰胺以网状结构结合而成的双网(DN)凝胶。 这些化学品我们都很熟悉,因为它们被用于乳剂中。 方法很简单:不需要特殊的培养基,只需将癌细胞铺在凝胶上,24小时内癌细胞就会迅速形成球形,并出现癌干细胞标志物的增加。 癌症干细胞标志物包括SOX2、OCT3/4等,获得2012年诺贝尔生理学或医学奖的山中因子发现,DN凝胶诱导的癌症干细胞具有癌症干细胞的特性,因为只要500个细胞就可以在小鼠体内产生一个大肿瘤。该方法目前已在国内外申请专利。

DN凝胶可诱导肺癌、乳腺癌、肝癌、胰腺癌、结肠癌、间皮瘤、肉瘤、恶性脑瘤、脑膜瘤等多种癌症干细胞。详细分析发现,离子通道受体的功能对凝胶在早期(在凝胶上扩散后几小时)诱导癌症干细胞很重要,12小时后需要骨化素的功能。这种现象被命名为水凝胶激活重编程(HARP),即哈普现象。

有望成为癌症诊断和根治药物开发的基础

从恶性脑肿瘤手术材料中提取的癌细胞在DN凝胶上培养时,发现其表达了血小板生长因子受体,当使用分子靶向药物对其进行治疗时,会诱发细胞死亡。因此,这种方法有可能被用来为个别患者选择治疗药物。 此外,利用来自恶性脑肿瘤和膀胱癌的细胞,该团队检查了约400种抗癌药物,并发现了一种选择性消除癌症干细胞的治疗药物的候选者。通过对未来数万种药物的大库进行筛选,有望开发出一种针对癌症干细胞的特殊药物。

癌症干细胞可以在极短的时间内被诱导出来,这意味着利用癌症患者的活检标本可以明确作为复发来源的癌症干细胞的性质,从而可以在初始阶段为每个患者单独确定未来的预防复发药物。此外,它有望促进癌症干细胞疗法的发展,以防止乳腺癌等癌症在首次手术后10年内复发。 此外,鉴定能够根除间皮瘤、恶性脑肿瘤和肺癌中癌症干细胞的治疗药物,可能会改善这些恶性肿瘤的预后。研究小组表示:"这一凝胶平台有望成为未来癌症医学各个方向发展的基础。"

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