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Nature Biomedical Engineering:一种新策略打尽所有癌症相关DNA、RNA和蛋白质

2017-11-7 作者:佚名   来源:生物通 我要评论2
Tags: 癌症  新策略  治疗  
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今天著名学术期刊《Nature Biomedical Engineering》发文报道,一种全新的治疗策略几乎横扫所有类型癌细胞。

西北大学工程学院的生物医学工程教授Vadim Backman剑走偏锋,意外发现通过控制细胞染色质结构,决定哪些基因表达或被抑制,能防止癌症发展出耐药性。这是一种釜底抽薪的策略,如果癌细胞不能进化抵抗化疗,在药物的进攻下它们很快就会死亡。

染色质对癌症有什么用?

这要从癌症显著特征之一“无限生存”能力说起。在免疫系统、化疗、免疫疗法、辐射等猛烈的治疗火力攻击下,癌症可能都不会退缩,只会暂时地缩小侵略地盘或延缓侵袭计划,却很少真正地消失。

Backman教授说:“这么艰难的环境,癌细胞是怎么生存下来的?仔细想一下,是不是所有癌症都拥有着惊人的应变能力,进化和适应是它们每日每夜面对危险时所使用的唯一武器。”

Backman的目标不在于发现新药或治疗方法,而是致力于夺取癌症赖以躲避攻击的关键武器——通过调节染色质阻止癌症的适应性行为。

“如果把遗传基因比作硬件的话,染色质就是软件,”Backman说。“癌症这种复杂疾病并不依赖于某个单基因的行为,相反,它们取决于成千上万个基因之间精细而复杂的相互作用。因此,靶向染色质,我们就能以全局模式调节基因表达。”

Backman团队发现癌细胞染色质的堆积密度能产生可预测的基因表达变化,包装压缩越不均匀的癌细胞越有可能在化疗下存活,包装压缩约均匀、越保守的细胞死亡的可能性越大。结果就是,只看染色质结构,就能预测细胞能否生存下来。



去年,Backman实验室开发了一种叫分波光谱(Partial Wave Spectroscopic,PWS)显微镜的成像技术,可在20-200nm分辨率尺度实时研究活细胞染色质,让癌细胞形成时染色质的转变无处遁形。分子动力学模拟专家Igal Szleifer还为它建立了一个染色质对不同刺激反应的模型。

基因组表达的鸿篇巨制

自从人类基因组被解码后,涌现出许多针对某些基因的靶向药物,目的是敲除或打开这些基因。“我们人类大约有2万个基因,计算一只细胞具备的基因组表达状态绝对是个天文数字,”Backman说。

基因和其状态的可能排列组合数目惊人,改变一个基因不会给你带来癌症,也不可能治愈癌症,以至于单纯阻止一个基因的策略很难完全治愈癌症这般复杂疾病。宏基因组学(macrogenomics)也许能解决这个问题。

染色质重置

正如前文所说,DNA是硬件,染色质是软件。通过改写软件,就能重启硬件。关键是如何重写染色质?Backman团队发现可以通过改变细胞核内电解质(electrolytes)控制染色质。

他们筛选了多种现成药物化合物,最终确定了两种药物塞来昔布(Celecoxib)和地高辛(Digoxin),它们是经FDA批准的用于治疗关节炎和心脏病的免疫制剂,都有改变染色质压缩密度的副作用。

结合了这两种化合物的新治疗策略被称作“染色质保护治疗(Chromatin Protection Therapeutics,CPT)”或CPT化合物。在PWS监测下,研究人员观察到CPT对7种不同类型的培养癌细胞都有惊人作用。



“只要2-3天,癌细胞将近全军覆没!虽然CPT不能直接杀死细胞,但它阻止了癌细胞的实时应变能力,僵住了的癌细胞只有死路一条。”

“基因的改变是永久性的,染色质的调制更像是软件,顾名思义,它可以逆转。你可以重编程一个神经元,也可以消除这种刺激让它回到初始状态。”

研究团队即将开展有关CPT疗法的动物模型试验。如果在体内染色质的结构也能被药物操纵,这项技术将拥有难以想象的前景,包括通过使正常细胞更具可塑性和适应性,治疗动脉粥样硬化、阿尔兹海默症,延长干细胞寿命或将正常细胞转化为干细胞。这很可能将改变医学未来。

原始出处:

Luay M. Almassalha, Greta M. Bauer, Wenli Wu,et al. Macrogenomic engineering via modulation of the scaling of chromatin packing density.Nature Biomedical Engineering (2017) doi:10.1038/s41551-017-0153-2



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有备才能无患

这要从癌症显著特征之一[无限生存"能力说起.在免疫系统.化疗.免疫疗法.辐射等猛烈的治疗火力攻击下.癌症可能都不会退缩.只会暂时地缩小侵略地盘或延缓侵袭计划.却很少真正地消失.

(来自:梅斯医学APP)

2017-11-7 22:14:28 回复

清风拂面

谢谢分享.学习了

(来自:梅斯医学APP)

2017-11-7 20:38:04 回复

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