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2021年度盘点:癌症研究之夺人眼球的新发现

 昵称32772025 2021-12-16

今年科学家们对于这种疾病的了解更加深刻了,从垃圾DNA的重要用途,到超声波消灭实体肿瘤,再到已经晋升为年度“最强”癌症类型:乳腺癌的治疗方案,这些新成果带给了我们许多新思路!

0Nature颠覆近100年癌症代谢经典理论:原来它才是最能消耗葡萄糖的

Otto Warburg在1922年指出,癌细胞需要大量的葡萄糖,以非常高的速率消耗葡萄糖,这是近100年来开发和完善的癌症代谢经典理论。而最近来自范德堡大学的一项最新研究则认为,癌细胞本身并不是罪魁祸首,这颠覆了癌症代谢经典模型。

相关研究成果公布在4月7日在《自然》杂志上,研究认为是肿瘤中的非癌细胞(主要是称为巨噬细胞的免疫细胞)具有最高的葡萄糖摄取。而且肿瘤微环境中不同细胞根据其自身的代谢程序使用不同营养素,这些发现可用于开发新疗法。

Jeffrey Rathmell博士说:“在过去20年中,癌症的代谢研究领域确实发生了爆炸式增长,但是基于Otto Warburg在1922年发表的这一观察结果,癌细胞可以以非常高的速率消耗葡萄糖。我们现在知道肿瘤包括许多类型的细胞,令人惊讶的是,非癌细胞实际上是肿瘤中主要的葡萄糖消耗者。”

02 当癌症免疫疗法遇上超声波,结果是无创、无副作用消灭实体肿瘤!

加州大学圣地亚哥分校的生物工程师已经开发出一种癌症免疫疗法,将超声波与抗癌免疫细胞配对,以摧毁恶性肿瘤,同时保留正常组织。

这种新的实验疗法显著减缓了小鼠实体癌肿瘤的生长。

这项工作解决了癌症免疫治疗领域一个长期存在的问题:如何使嵌合抗原受体(CAR) T细胞治疗安全有效地治疗实体肿瘤。

该团队的方法包括将改造过的CAR-T细胞注射到小鼠的肿瘤中,然后在肿瘤上方的皮肤区域放置一个小型超声波传感器来激活CAR-T细胞。这种换能器使用所谓的聚焦超声束来聚焦或集中肿瘤上的短脉冲超声能量。这会导致肿瘤适度升温——在这种情况下,温度达到43摄氏度(109华氏度)——而不影响周围的组织。这项研究中的CAR-T细胞配备了一种只有在受热时才能产生CAR蛋白的基因。因此,CAR-T细胞只在应用超声波的地方启动。

研究人员将他们的CAR-T细胞与标准的CAR-T细胞进行测试。在用新的CAR-T细胞治疗的小鼠中,只有暴露在超声波下的肿瘤被攻击,而体内的其他组织则不受影响。但在用标准CAR-T细胞治疗的小鼠中,所有表达目标抗原的肿瘤和组织都受到了攻击。

03 震惊!肿瘤竟能以其他细胞为食

3月29日发表在《Frontiers in Cell and Developmental Biology》的一份报告显示,肿瘤中的一些细胞以其他细胞为食,帮助它们生存并可能转移。

当癌细胞中的DNA修复蛋白复合体失效时,这种缺陷会杀死癌细胞,除非它们侵入邻近的肿瘤细胞并收集细胞质材料。新报道称,这是他们所知的第一个证据,即癌症细胞在缺乏关键基因的情况下可能会成为寄生细胞。

明尼苏达大学的分子生物学家Okay Saydam和Nurten Saydam试图了解癌细胞如何适应Ku蛋白复合体的丢失,这种复合物有助于DNA修复,对细胞存活至关重要。他们使用了一个大肠癌细胞系,逐渐地将Ku70蛋白敲除,导致Ku复合体Ku70和Ku86的两部分都被耗尽。然后,在显微镜下研究了这些Ku缺陷癌细胞的运动,并将它们与亲本癌细胞的活性与Ku蛋白完整的比较。

在没有Ku复合体的10天后,大约80%的癌细胞死亡。存活下来的生长得更大,产生了明显的拉长膜。一些Ku缺乏的细胞最终完全位于邻近的结直肠癌细胞内,这些细胞也缺乏Ku,尽管确切的吸收率没有量化。活细胞成像48小时,结果表明,存活的癌细胞能够进入这些宿主,甚至能完整退出。Saydams计划进行其他实验,以观察当除了Ku以外的其他DNA修复蛋白缺失时是否会出现类似的结果。

“Ku的缺陷创造了一种特定的细胞类型,它能够攻击邻近细胞,居住在邻近细胞中,并从邻近细胞中退出。”

约翰霍普金斯医学院癌症生物学家Daniele Gilkes说:“我真的认为宿主细胞的协同作用,导致它们发现的这些奇怪结构,是令人兴奋的,而不是我在显微镜下看到的,可能是因为我们没有观察到这些破坏DNA的突变。”

04 康毅滨Nature Cancer两篇论文:新癌症疗法可以关闭主要癌细胞类型,没有副作用!

癌症生物学家康毅滨花了超过15年调查一个鲜为人知但致命的基因:MTDH(metadherin),该基因以两种重要方式引发癌症——现在他可以通过有针对性的实验在小鼠和人体组织中禁用该基因(几年后可以用于人体试验),实现癌症的治疗。

这些工作发表在Nature Cancer杂志上的两篇论文中。

“你找不到比这更好的药物靶点了,MTDH对于大多数人类癌症很重要,而且对正常细胞不重要,因此可以消除它,而没有明显的副作用,”康教授说。

“在我们连续发表的两篇论文中,我们确定了一种化合物,它对癌症有效,而且它与化疗和免疫疗法结合时非常、非常有效。尽管转移性癌症很可怕,但通过弄清楚它们是如何工作的,比如弄清楚它们对MTDH等关键途径的依赖,我们就可以攻击它们,让它们容易接受治疗。”

05 “垃圾DNA”竟能抗癌?盲鼹鼠的长寿秘诀对人类有效吗 

来自美国罗彻斯特大学等机构的科学家们通过研究揭示了诱发肿瘤的自私遗传元件引发癌细胞死亡的分子机制。

这种自私的遗传元件曾经被认为只是基因组中的“寄生虫”,但本文中研究人员发现,这种所谓的垃圾DNA实际上对预防肿瘤发生至关重要。研究者发现,盲鼹鼠能利用称之为逆转录转座子(retrotransposons)的自私遗传元件来保护自身免于癌症侵害,相关研究结果或为杀灭癌细胞提供了一种新的机制,同时也有望帮助开发治疗人类癌症的新型抗癌疗法。逆转录转座子元件在传统上被认为是一种会带来癌症风险会加速老化的诱变剂,然而最新研究表明,其实际上还会抑制肿瘤的发生。

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