根除癌症！双网络水凝胶登上Nature Biomedical Engineering
奇物论
2021-04-29
癌症是发达国家的主要死因，全世界每年有860万人死于癌症。尽管治疗方法有所进步，但所有晚期癌症患者的5年生存率仍然很低（美国为5％至26％）。癌症组织由异质性群体组成，其中包含一些癌症干细胞（CSC）和大多数分化的非CSC。CSC具有自我更新的潜力，并且还会在肿瘤块中引起分化的非CSC。CSC的增长速度很慢。因此，它们表现出休眠状态并且具有治疗耐受性。因此，CSCs能够将化学疗法试剂排到细胞外，并增强了对活性氧的保护能力，因此作为治疗目标应优先考虑。尽管靶向CSC的重要性，但很难识别这些细胞，因为它们仅少量存在于癌组织中（据报道，其在黑色素瘤中占细胞的<0.0001％）。据报道，< span="">一些膜蛋白或细胞质酶，如CD133，CD44和乙醛脱氢酶，已被报道在CSCs中高度表达。然而，目前还不可能对单个患者的CSCs进行临床鉴定，因为这些蛋白的表达并不能严格定义CSCs。因此，需要建立一种快速检测CSCs的方法。根据获得的CSCs的特性，靶向特定分子的治疗方法可以在实践中用于彻底根除CSCs。鉴于此，日本北海道大学Shinya Tanaka、龚剑萍等人报道了一种创新的水凝胶-称为双网络（DN）凝胶，可以将分化的癌细胞快速重编程为癌症干细胞。水凝胶可用于帮助开发针对癌症干细胞的新癌症疗法和个性化药物。成果发表在Nature Biomedical Engineering期刊上。
在这项研究中，DN凝胶可在短短24小时内将六种不同的人类癌细胞系（脑癌，子宫癌，肺癌，结肠癌，膀胱癌和肉瘤）中的分化后的癌细胞迅速重编程为癌症干细胞。将癌细胞置于DN凝胶上后，它们开始形成球形结构，并产生已知是癌症干细胞标记物的特定分子，如SOX2和Oct3/4，即以诺贝尔奖获得者命名的aka Yamanaka因子，表明它们已被重新编程。
研究人员还发现了一些与癌细胞重编程有关的分子机制。他们发现钙通道受体和蛋白骨桥蛋白对于诱导癌症干细胞至关重要。他们还发现，在DN凝胶上培养过的患者的脑癌细胞产生了称为血小板衍生的生长因子受体的受体。通过添加这些受体的分子抑制剂，它们能够靶向并根除癌症干细胞，这表明DN凝胶可用于选择治疗药物。此外，他们表明，在DN凝胶上培养的脑癌细胞在移植到小鼠脑中后能有效地形成肿瘤，这表明该癌细胞具有干性。综上所述，这项研究为研究针对癌症干细胞的药物铺平了道路。在未来，DN凝胶可用于增强癌细胞类型诊断和生产个性化药物，从而改善癌症患者的预后，Suzuka, J., Tsuda, M., Wang, L. et al. Rapid reprogramming of tumour cells into cancer stem cells on double-network hydrogels. Nat Biomed Eng (2021).https://doi.org/10.1038/s41551-021-00692-2
