亚利桑那大学(University of Arizona)和匹兹堡大学(University of Pittsburgh)的科学家进行的一项研究,可能是靶向休眠或非活动的癌细胞的关键,这些细胞对化疗和其他治疗具有抗性。结果今天在Cell Reports杂志上发表。
细胞可以进入一种叫做静止的睡眠状态,在这种状态下,它们停止生长和分裂。正如睡眠可以是深的或浅的,细胞的静止也会有不同的深度。改变这个深度可以使细胞“苏醒”并重新开始分裂变得更容易或更困难。
因为癌症治疗的目标细胞是清醒的,并且积极地分裂,静止的癌细胞经常逃避治疗。转移细胞,那些已经离开原发肿瘤部位并扩散到远处器官的细胞,尤其擅长通过进入静止期来逃避治疗。在癌症治疗结束后,这些细胞最终可能会醒过来并开始分裂,通常是非常活跃的,导致癌症复发。
UA癌症中心的博士,UA分子和细胞生物学助理教授,是该研究的高级合着者。他的实验室研究了使用遗传“调光开关”来调节正常细胞和肿瘤细胞的休眠的方法。这种策略可能是靶向转移性肿瘤的关键。
据姚博士介绍,这项研究可能会导致“使睡眠更浅,使细胞不能被隐藏治疗”的方法。从睡眠中激发并开始繁殖的休眠癌细胞将再次易受化学疗法的攻击。
另外,学习如何调节癌细胞的休眠可能会让科学家们将目标转向另一个方向。在癌细胞中诱发深度睡眠可以防止他们醒来导致癌症复发。
以前的研究确定了称为视网膜母细胞瘤(Rb)-E2F的基因网络,其在正常细胞分裂和静止中起关键作用。 Rb-E2F基因网络的破坏常常导致不受控制的细胞分裂和癌症形成。
姚博士的实验室构建了一个计算机模型来模拟在rb - e2f网络中改变不同基因的表达会影响到静止的深度。计算机模型做出了预测,研究人员随后能够在老鼠细胞模型中进行测试。他们增加了活细胞中各种靶基因的表达,并观察到静止深度的变化,反映了细胞从“睡眠”中容易被唤醒的程度。
模型中并不是所有的基因都会影响到相同程度的静止深度。“rb - e2f的不同组成部分可以通过实验改变,以改变不同层次的静止深度,比如调整调光开关,”姚博士说。例如,网络中的一个基因(Myc)的高表达降低了微小增量的平静深度,而另一种基因(Cyclin D)的高表达降低了更大的颤动的深度,使它更容易从静止的“睡眠”中唤醒细胞。
“了解这种‘调光开关’机制的好处在于,我们可以更精确地调整细胞的休眠水平,这样我们就可以专门针对处于休眠状态的癌细胞,它们的静止状态可能比正常细胞更不稳定,”姚博士说。
姚实验室是研究静止深度控制的前沿。今年早些时候,在《自然通讯》(Nature Communications)发表的一篇文章中,该实验室证明了先前的细胞生长会影响静止细胞中的rb - e2f开关,从而导致静态深度的变化。在Oncotarget的另一份报告中,他们发现了从蘑菇中提取的天然化合物,可以减少休眠癌细胞的静止深度,使其对化疗药物敏感。
在未来的研究中,姚博士补充说:“我们正在研究rb - e2f开关如何与其他静止的调控通路相互作用,以在不同的条件下控制不同细胞类型的静止深度,这可能有助于未来的治疗方法,对抗潜伏的癌细胞。”