水凝胶可将癌细胞还原为癌症干细胞

  北海道大学开发的一种水凝胶(一种软物质)在24小时内成功地将6种不同类型的人类癌症的癌细胞还原为癌症干细胞。这可能带来抗癌干细胞药物和个性化药物的开发进展。北海道大学和国立癌症中心研究所的研究人员在《自然生物医学工程》杂志上报告说,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迅速还原为癌症干细胞。

  这种水凝胶可用于帮助开发新的癌症疗法和针对癌症干细胞的个性化药物。癌症是发达国家的主要死因,全球每年有超过860万人死于癌症。尽管治疗方法不断进步,但晚期癌症患者的5年生存率仍然很低。其中一个原因是癌症组织中含有癌症干细胞,这些细胞对化疗和放疗有抵抗力。这些细胞会以 "根"的形式隐藏起来,或者在体内循环,导致癌症复发。

  "癌症干细胞是抗癌药物的主要靶点,但由于它们在癌症组织中存在的数量非常少,因此难以识别。"北海道大学医学部的田中伸弥教授解释说。"了解癌症干细胞的分子机制对于开发更好的癌症治疗方法至关重要。"

  癌症干细胞需要一个非常特殊的微环境。在这项研究中,研究小组调查了他们的DN凝胶是否可以重新创造合适的条件来诱导癌症干细胞。DN凝胶由两种化学物质组成的网络,并加入了大量的水,使其具有类似生物组织的软、湿特性。

  在研究中,DN凝胶在短短24小时内就将6种不同的人类癌症细胞系--脑癌、子宫癌、肺癌、结肠癌、膀胱癌和肉瘤的分化癌细胞迅速重编程为癌症干细胞。癌细胞被放置在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的特定分子,如SOX2和Oct3/4,又名山中因子,它以诺贝尔奖得主的名字命名,表明它们已经被重新编程。

  研究人员还发现了一些参与癌细胞重编程的分子机制。他们发现,钙通道受体和蛋白骨素是诱导癌症干细胞的关键。他们还发现,来自患者的脑癌细胞在DN凝胶上培养后,产生了名为血小板衍生生长因子受体的受体。通过添加这些受体的分子抑制剂,他们能够靶向性地消灭癌症干细胞,这说明DN凝胶可以用来选择治疗药物。此外,他们还发现,在DN凝胶上培养的脑癌细胞移植到小鼠脑中时,能有效地形成肿瘤。

  这项研究为研究能够针对癌症干细胞的药物铺平了道路。"未来,DN凝胶可用于加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。"田中伸弥说。

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