拔起癌症:创新的水凝胶迅速将癌细胞恢复回癌症干细胞

小鼠脑中的肿瘤形成

当注射到小鼠脑中时,在DN凝胶上培养的癌症干细胞形成肿瘤。信贷:Jun Suzuka等,自然生物医学工程,3月29日,2021年

水凝胶,一种柔软物质,在北海道大学成功将癌细胞在24小时内恢复癌症干细胞,六种不同的人类癌症类型。这可能导致抗癌干细胞药物和个性化药物的发展。

一种创新的水凝胶 - 被称为双网络(DN)凝胶 - 可以将分化的癌细胞快速重新编程为癌症干细胞,研究人员在北海道大学和国家癌症中心研究所报告的研究人员自然生物医学工程。水凝胶可用于帮助开发新的癌症治疗和靶向癌症干细胞的个性化药物。

癌症是发达国家死亡的主要原因,每年在全球癌症死亡860万人死亡。尽管治疗的进步,但晚期癌症患者的5年生存率仍然低。一种原因是癌组织含有癌症干细胞,其耐化疗和放射疗法。这些细胞可以将其隐藏为“根”或在体内循环,导致癌症复发。

“癌症干细胞是抗癌药物的主要靶标,但它们难以识别,因为它们存在于癌组织中非常少的数量,”北海道大学医学院的Shinya Tanaka教授。“了解癌症干细胞的分子机制对于发展更好的癌症治疗至关重要。”

癌症干细胞需要非常特异性的微环境。在这项研究中,研究团队研究了他们的DN凝胶是否可以重复诱导癌症干细胞的正确条件。DN凝胶由两种化学品网络组成,并包含大量的水,使其具有类似生物组织的柔软湿润的特性。

在该研究中,DN凝胶在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,在短短24小时内将分化的癌细胞快速重新编程为癌症干细胞。在将癌细胞置于DN凝胶上后,它们开始形成球形结构并产生已知的特异性分子,该特定分子是癌症干细胞的标志物,如SOX2和OCT3 / 4,AKA Yamanaka因素以诺贝尔奖奖获得者命名,建议他们有已被重新编程。

表达干细胞标志物的人脑癌细胞

在DN凝胶上培养的人脑癌细胞表达了干细胞标志物蛋白Sox 2(绿色)。信贷:Jun Suzuka等,自然生物医学工程,3月29日,2021年

研究人员还发现了癌细胞重编程的一些分子机制。他们发现钙通道受体和蛋白质骨桥蛋白对于诱导癌症干细胞是必不可少的。他们还发现,来自患者培养的患者的脑癌细胞在DN凝胶产生的受体中被称为血小板衍生的生长因子受体。通过添加这些受体的分子抑制剂,它们能够靶向并消除癌症干细胞,表明DN凝胶可用于选择治疗药物。此外,他们表明,在移植到小鼠脑中时,在DN凝胶上培养的脑癌细胞有效地形成肿瘤,表明癌细胞的茎。

本研究铺平了研究可以针对癌症干细胞的药物的研究。“将来,DN凝胶可用于增强癌细胞型诊断并产生个性化药物,这可以改善癌症患者的预后,”Shinya Tanaka说。

参考:“肿瘤细胞的快速重新编程到双网络水凝胶中的癌症干细胞”由Jun Suzuka,Masumi Tsuda,Lei Wang,Shinji Kohsaka,Karin Kishida,Shingo Semba,Hirokazu Sugino,Sachiyo Aburatani,Martin Frauenlob,Takayuki Kurokawa,ShinyaKojima,Toshihide Ueno,Yoshihiro Ohmiya,Hiroyuki Mano,Kazunori Yasuda,Jian Ping Gong和Shinya Tanaka,2021年3月29日,自然生物医学工程
DOI:10.1038 / S41551-021-00692-2

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