《这张地图显示了癌细胞如何在体内扩散》

  • 来源专题:人类遗传资源和特殊生物资源流失
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2020-12-14
  • 绝大多数癌症死亡归因于转移,即肿瘤从一个器官转移到另一个器官。确定癌症是否会转移几乎是不可能的,但如果转移了,就会变得更难治疗,因为它在体内的多个部位以及对癌症治疗的抵抗力。

    由麻省理工学院(MIT)和哈佛大学(Harvard)布罗德研究所(Broad Institute of MIT)的研究人员领导的一个团队的新工作表明,在动物模型上预测人类癌细胞的转移是可能的。在《自然》杂志上发表的一项研究中,布罗德癌症项目的科学家们发现,癌症是否扩散、扩散的程度以及扩散到哪个器官,取决于许多基因和临床因素。该团队将500个人类癌细胞株与转移相关的特征集合在一起,创建了转移图谱(即MetMap),这是有史以来第一张不同癌症扩散方式的图谱。

    这些资源可以帮助科学家发现有关转移的新细节,为什么某些癌症比其他癌症扩散得更猛烈,以及如何用新的抗癌药物潜在地减缓或停止这一致命过程。

    “不幸的是,对于太多的癌症患者来说,尽管接受了治疗,他们的肿瘤仍在继续生长,”Broad的首席科学官、Dana- farber癌症研究所的查尔斯a达纳(Charles A. Dana)研究员托德戈卢布(Todd Golub)说。“这可能会让你认为一些肿瘤可以在任何地方存活,但事实并非如此。”

    跟踪传播

    MetMap是由苏珊·g·科曼(Susan G. Komen)博士后研究员金欣(Xin Jin)的研究发展而来,她现在是该癌症项目的一名研究科学家。他和他的合作者用独特的DNA条形码分子标记了代表21种不同癌症的500个癌细胞株,使他们能够识别和跟踪癌细胞。然后,研究人员将不同组合的细胞系注射到老鼠的循环系统中。

    Jin和他的团队监测了细胞的扩散,五周后,从大脑、肺、肝、肾和骨骼收集样本,以确定哪一种细胞系在哪一种器官上定居。研究小组发现,超过200个细胞系存活下来并在小鼠体内转移。他们确定了与肿瘤扩散有关的关键特征,包括肿瘤类型、起源部位和细胞来源患者的年龄。研究人员利用这些信息生成MetMap,以及一个显示每个癌细胞系转移潜力的交互式图表。

    “一开始没人相信这种方法会奏效,包括我自己,”金说。“结果证明,这种方法非常有效,结果产生了意想不到的信息,关于是什么使不同的癌症适应不同的器官环境。”

    为了显示他们的数据的价值,研究人员进一步研究了一种乳腺癌,MetMap显示这种乳腺癌倾向于扩散到大脑。他们将这些细胞系的基因组与非转移性乳腺癌的基因组进行了比较,并确定了促进向大脑扩散的一些差异。他们特别指出,乳腺癌细胞脂质代谢的关键变化使它们能够在大脑的微环境中存活,这表明未来的治疗可能会中断脂质代谢,从而潜在地减缓这种转移。

    Golub说:“我们希望通过创建高质量、大规模的基础数据集,并让全世界免费获得,从而为转移研究领域做出贡献。”

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    • 编译者:hujm
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    • 在一项新的研究中,来自以色列特拉维夫大学等研究机构的研究人员证实CRISPR/Cas9系统在治疗转移性癌症方面非常有效,这是在寻找癌症治愈方法的道路上迈出的重要一步。他们开发出一种基于脂质纳米颗粒的新型递送系统,该递送系统专门针对癌细胞,并通过基因操纵破坏它们。这种称为CRISPR-LNP的递送系统携带一种编码Cas9的信使RNA(mRNA),其中Cas9作为分子剪刀切割细胞中的DNA。相关研究结果发表在2020年11月18日的Science Advances期刊上,论文标题为“CRISPR-Cas9 genome editing using targeted lipid nanoparticles for cancer therapy”。论文通讯作者为特拉维夫大学史姆尼斯生物医学与癌症研究学院精密纳米医学实验室研发副总裁Dan Peer教授。 Peer教授说,“这是世界上第一个证明CRISPR基因组编辑系统可以在活体动物中有效治疗癌症的研究。必须强调的是,这不是化疗。没有任何副作用,用这种方法治疗的癌细胞将永远不会再活跃起来。Cas9的分子剪刀剪断了癌细胞的DNA,从而永久地阻止了它们的复制。” 为了研究利用这种技术治疗癌症的可行性,Peer教授和他的团队选择了两种最致命的癌症:胶质母细胞瘤和转移性卵巢癌。胶质母细胞瘤是最具侵略性的脑癌类型,确诊后的预期寿命为15个月,5年生存率仅为3%。这些研究人员证明,用CRISPR-LNP进行一次治疗,胶质母细胞瘤小鼠的平均寿命就会延长一倍,总体生存率提高约30%。 卵巢癌是女性死亡的主要原因,也是女性生殖系统中最致命的癌症。大多数患者在这种疾病的晚期时被诊断出来,这时转移灶已经扩散到全身。尽管近年来取得了进展,但只有三分之一的患者能够存活下来。在转移性卵巢癌小鼠模型中使用CRISPR-LNP进行治疗,它们的总生存率提高了80%。 Peer教授说,“CRISPR基因组编辑技术能够识别和改变任何基因片段,它彻底改变了我们以个性化方式破坏、修复甚至替换基因的能力。尽管它在研究中得到了广泛的应用,但是临床实践仍处于起步阶段,这是因为需要一种有效的递送系统来安全、准确地将CRISPR递送到靶细胞中。我们开发的递送系统针对的是负责癌细胞生存的DNA。这是一种创新的治疗方法,可用于治疗目前尚无有效治疗方法的侵袭性癌症。” 这些研究人员指出,通过展示这种技术在治疗两种侵袭性癌症方面的潜力,它为治疗其他类型的癌症以及罕见的遗传疾病和慢性病毒性疾病(如艾滋病)提供了许多新的可能性。 Peer教授说,“我们如今打算继续针对遗传学上非常有趣的血癌以及杜氏肌肉萎缩症等遗传性疾病开展实验。新的治疗方法可能还需要一段时间才能用于人类,但我们是乐观的。基于mRNA的分子药物正在蓬勃发展---事实上,目前正在开发的大多数COVID-19疫苗都是基于这一原理。12年前,当我们第一次谈到用mRNA进行治疗时,人们认为这是科幻小说。我相信在不久的将来,我们会看到许多基于mRNA的个性化治疗方法---无论是针对癌症还是针对遗传性疾病。通过特拉维夫大学的技术转让公司Ramot,我们已经在与国际企业和基金会进行谈判,旨在将基因编辑的好处带给人类患者。”
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    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2019-12-10
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