研究團隊開發(fā)出一種創(chuàng)新型水凝膠，可以在24小時內(nèi)將6種不同類型的人癌細胞系轉(zhuǎn)化為癌癥干細胞。

根據(jù)學術(shù)期刊CA: A Cancer Journal for Clinicians最新發(fā)布的全球癌癥數(shù)據(jù)顯示，2020年全球新發(fā)癌癥病例1929萬例，癌癥死亡病例996萬例。這一驚人數(shù)字意味著，盡管全球社會經(jīng)濟發(fā)展在過去十年大幅增長，醫(yī)療水平和治療方法也在不斷提高，但仍無法阻擋癌癥發(fā)病率和相關死亡的迅速增長。對抗癌癥任重道遠。

目前，晚期癌癥患者的5年生存率仍然很低，其中一個主要原因是腫瘤中的癌癥干細胞，這些細胞不僅對放化療產(chǎn)生耐受性，還會隱藏起來，或者在體內(nèi)循環(huán)，導致癌癥復發(fā)。

近日，發(fā)表在《Nature Biomedical Engineering》（IF=19）上的一項新研究中，來自日本北海道大學田中伸哉教授領導的研究團隊開發(fā)出一種創(chuàng)新型水凝膠，可以在24小時內(nèi)將6種不同類型的人癌細胞系轉(zhuǎn)化為癌癥干細胞。這一研究成果將為開發(fā)新的癌癥療法和靶向癌癥干細胞的個性化藥物鋪平道路。

癌癥干細胞（Cancer Stem Cell，CSC），也稱癌干細胞，是指腫瘤中具有自我更新能力并能產(chǎn)生異質(zhì)性腫瘤細胞的細胞。已知癌癥干細胞在腫瘤惡化和產(chǎn)生治療耐受性中發(fā)揮了重要作用。

研究通訊作者、北海道大學醫(yī)學部田中伸哉教授解釋說："癌癥干細胞是抗癌藥物的主要靶點，但由于它們在腫瘤組織中存在的數(shù)量非常少，因此難以識別。了解癌癥干細胞的分子機制對于開發(fā)更好的癌癥療法至關重要。"

已知癌癥干細胞需要一個非常特殊的微環(huán)境。在這項研究中，研究人員調(diào)查了他們的新型水凝膠是否可以重新創(chuàng)造出誘導癌干細胞的合適環(huán)境。這種新型水凝膠稱為雙網(wǎng)絡水凝膠（Double-Network hydrogels），由兩種化學物質(zhì)組成的網(wǎng)絡，并含有大量水分，使其具有類似生物組織的柔軟和濕潤特性。

在該研究中，雙網(wǎng)絡水凝膠在短短24小時內(nèi)就將6種不同的人類癌細胞系（腦癌、子宮癌、肺癌、結(jié)腸癌、膀胱癌和肉瘤）中分化的癌細胞快速重編程為癌癥干細胞。將癌細胞置于雙網(wǎng)絡水凝膠上，它們開始形成球形結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生已知是癌癥干細胞標記的特定分子，如SOX2和Oct3/4和Nanog，表明它們已經(jīng)被重新編程。

與在單網(wǎng)絡凝膠上培養(yǎng)的腦癌細胞相比，在雙網(wǎng)絡水凝膠上培養(yǎng)并顱內(nèi)注射到免疫缺陷小鼠中的人腦癌細胞具有更高的致瘤性。

此外，研究人員確認了一些參與癌細胞重編程的分子機制。他們發(fā)現(xiàn)，鈣通道受體和骨橋蛋白（osteopontin）是誘導癌癥干細胞的關鍵。

他們還發(fā)現(xiàn)，來自患者的腦癌細胞在雙網(wǎng)絡水凝膠上培養(yǎng)后，產(chǎn)生了名為血小板衍生生長因子的受體。通過添加這些受體的分子抑制劑，他們可以靶向性地消滅癌癥干細胞，這說明雙網(wǎng)絡水凝膠可以用來選擇治療藥物。

田中說："這為研究能靶向癌癥干細胞的藥物鋪平了道路。未來，雙網(wǎng)絡水凝膠可以用于優(yōu)化癌細胞類型的診斷和開發(fā)個性化藥物，從而改善癌癥患者的預后。"

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來源：生物探索

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