
癌症有时会阻碍治疗它的药物,但现在,科学家们已经开发出一种方法,使肿瘤细胞对抗它们的邻居,迫使癌症与治疗合作。
癌症治疗的成功取决于其对癌细胞的破坏能力,足以杀死它们或阻止它们生长。然而,一些癌细胞可以改变它们的分子组成来减轻或抵消治疗的效果。
现在,在一项概念验证研究中,科学家们揭示了一种克服癌症耐药性的新方法:破解癌细胞的进化过程,并给它们贴上一个目标,使它们更容易受到治疗的影响。研究人员周四(7月4日)在《自然生物技术》杂志上发表了他们的研究结果。
宾夕法尼亚州立大学的生物工程师,该研究的主要作者Scott Leighow告诉《生活科学》杂志说:“我们把所有的时间、精力、精力、金钱和心碎都投入到寻找能有效对抗下一种肿瘤的药物上。”但“无论它们有多好,从长远来看都不耐用。”
这种新方法可以在现有的抗癌药物耐药性变得无法克服之前将其打败。
癌症耐药性可以通过多种方式产生。例如,癌细胞可以在分子上使药物失活,或者打开内部开关来欺骗自己的死亡。为了解决这个问题,医生可以用不同的药物组合来治疗肿瘤。但这种方法也有局限性。
宾夕法尼亚州立大学生物医学工程师、资深研究作者贾斯汀·普里查德告诉《生活科学》杂志:“许多晚期肿瘤的挑战在于,我们没有很多好的目标来制造药物。”“并不总是有第二种药物通过完全独立的作用机制发挥同样的作用。”
为了从一个新的角度解决这个问题,Pritchard和他的团队设计了一种编辑癌细胞的方法,向癌细胞中注入两个新的“开关”。第一个开关使经过修饰的细胞生长得比其他癌细胞群要快。然后,第二个开关允许这些细胞将有毒药物释放到剩余的肿瘤上。
为了验证这一概念,科学家们将两个“自杀基因”插入实验室培养皿中的癌细胞中。在一种叫做厄洛替尼的抗癌药物的帮助下,一种基因控制着一种叫做表皮生长因子受体(EGFR)的蛋白质的激活。
正常情况下,厄洛替尼会阻止EGFR蛋白被激活,从而防止癌细胞不受控制地增殖。但是“自杀基因”允许科学家逆转药物的常规作用,使细胞对药物产生抗药性。这使他们能够打开和关闭这些细胞的增殖。
在这项实验中,科学家们专注于非小细胞肺癌(NSCLC),这是最常见的肺癌类型。大多数NSCLC细胞在治疗一年后对厄洛替尼产生耐药性,这可能导致复发。当科学家们将自杀基因和厄洛替尼同时引入NSCLC细胞时,经过修饰的细胞很容易超过对药物具有固有抗性的未经修饰的细胞。一旦这些修饰过的细胞占据主导地位,科学家们就会停止使用厄洛替尼,从而阻止细胞的增殖。
一旦陷阱设置好,科学家们就用一种叫做5-FC的无害分子激活了第二个自杀基因。聪明的是,第二个基因编码一种酶,帮助细胞将5-FC转化为一种叫做5-FU的毒素,这种毒素可以杀死癌症。5-FU最终会杀死修饰过的癌细胞及其周围的细胞。
科学家称这种方法为“双开关选择基因驱动”。他们在实验室老鼠身上进行了测试,发现在治疗大约20天后,经过修饰的癌细胞超过了周围未经过修饰的细胞。到了第80天,肿瘤的体积缩小到零。
布里格姆妇女医院(Brigham and Women's Hospital)的癌症药理学家亚伦·戈德曼(Aaron Goldman)没有参与这项研究,他说:“这当然是一种创新。”大多数涉及基因编辑的癌症疗法都侧重于改造免疫细胞,而不是癌细胞。“我从未见过这样的事情,”戈德曼告诉Live Science。
虽然双开关方法是新颖的,但“它并没有解决普遍的阻力,”高盛指出。“它当然解决了一种耐药性机制,这是众多机制中的一个。”但他说,如果将这种方法与一种能够首先阻止癌细胞产生耐药性的疗法结合起来,这种方法可能会得到改进。这既可以解决现有的耐药性,又可以防止未来在其他细胞中产生耐药性。
研究人员目前正在其他癌症和癌症治疗中测试双开关方法。Pritchard和Leighow是Red Ace Bio的创始人,这是一家正在开发这项技术的初创公司。
Leighow说:“我们认为这不仅仅是肺癌的治疗方法。”“我们认为这是一个通用的平台,可以在癌症中传递治疗基因,并利用这些基因创造治疗机会,从而在未来实现治愈。”
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