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目前，晚期癌癥患者的5年生存率仍然很低，其中一個(gè)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(huì )隱藏起來(lái)，或者在體內循環(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(lái)自日本北海道大學(xué)田中伸哉教授領(lǐng)導的研究團隊開(kāi)發(fā)出一種創(chuàng )新型水凝膠，可以在24小時(shí)內將6種不同類(lèi)型的人癌細胞系轉化為癌癥干細胞。這一研究成果將為開(kāi)發(fā)新的癌癥療法和靶向癌癥干細胞的個(gè)性化藥物鋪平道路。
2012年，因對“體細胞重編程技術(shù)”的研究，時(shí)任日本京都大學(xué)教授的山中伸彌獲得當年的諾貝爾生理或醫學(xué)獎。
癌癥干細胞（Cancer Stem Cell，CSC），也稱(chēng)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(xué)醫學(xué)部田中伸哉教授解釋說(shuō)："癌癥干細胞是抗癌藥物的主要靶點(diǎn)，但由于它們在腫瘤組織中存在的數量非常少，因此難以識別。了解癌癥干細胞的分子機制對于開(kāi)發(fā)更好的癌癥療法至關(guān)重要。"
已知癌癥干細胞需要一個(gè)非常特殊的微環(huán)境。在這項研究中，研究人員調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(chēng)為雙網(wǎng)絡(luò )水凝膠（Double-Network hydrogels），由兩種化學(xué)物質(zhì)組成的網(wǎng)絡(luò )，并含有大量水分，使其具有類(lèi)似生物組織的柔軟和濕潤特性。
在該研究中，雙網(wǎng)絡(luò )水凝膠在短短24小時(shí)內就將6種不同的人類(lèi)癌細胞系（腦癌、子宮癌、肺癌、結腸癌、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(luò )水凝膠上，它們開(kāi)始形成球形結構，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(luò )凝膠上培養的腦癌細胞相比，在雙網(wǎng)絡(luò )水凝膠上培養并顱內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，鈣通道受體和骨橋蛋白（osteopontin）是誘導癌癥干細胞的關(guān)鍵。
他們還發(fā)現，來(lái)自患者的腦癌細胞在雙網(wǎng)絡(luò )水凝膠上培養后，產(chǎn)生了名為血小板衍生生長(cháng)因子的受體。通過(guò)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(shuō)明雙網(wǎng)絡(luò )水凝膠可以用來(lái)選擇治療藥物。
田中說(shuō)："這為研究能靶向癌癥干細胞的藥物鋪平了道路。未來(lái)，雙網(wǎng)絡(luò )水凝膠可以用于優(yōu)化癌細胞類(lèi)型的診斷和開(kāi)發(fā)個(gè)性化藥物，從而改善癌癥患者的預后。"
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