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干细胞揭示关于癌症的秘密

2018-08-03

  通常情况下,当细胞受损或不能正常分裂时,身体的自然回收过程会将其分解并死亡。但有时,损害是控制细胞的基因,结果是失控分裂。当这种情况发生时,癌细胞就会诞生。

  癌症细胞如何出现并发展成肿瘤的新见解来自美国国立卫生研究院资助的研究人员。他们中的一些人正在通过研究干细胞来探索这一过程。

  尽管在检测,治疗和预防多种癌症方面取得了数十年的进展,但胰腺癌的长期存活率仍然很低。一个原因是胰腺癌很少产生症状,直到它在体内扩散。

  根据宾夕法尼亚大学医学院的Kenneth Zaret的说法,诊断的晚期也为想要研究胰腺癌早期发展的研究人员带来了问题。这是因为从人体中取出然后用于在动物模型中形成肿瘤的胰腺癌细胞立即产生它们来源的侵袭性晚期癌症。

  Zaret的实验室专注于了解转录因子 - 控制细胞中哪些基因的蛋白质,如何在干细胞中起作用。他的团队最近探索了重新编程癌细胞的想法,因此它们就像胚胎干细胞一样,可以成为身体中任何类型的细胞。因为胚胎干细胞中的转录因子指导早期器官发育,研究人员认为迫使癌细胞恢复到胚胎状态可能会使转录因子重现癌症的早期阶段。这可以为研究胰腺癌的早期发展提供模型。

  使用来自胰腺癌患者的肿瘤组织,Zaret和他的同事成功地将癌细胞样本转回早期的干细胞状态。当用于在小鼠中产生肿瘤时,这些所谓的诱导多能干(iPS)细胞形成早期肿瘤并缓慢发展为侵袭性疾病。

  在小鼠中生长的人类肿瘤还分泌多种蛋白质,这些蛋白质指示已知可驱动胰腺癌进展的细胞网络,以及先前未知与该疾病相关的一些蛋白质。“我们正在开展合作,以测试这些标记物在筛选人体血液样本中的效用,看看它们是否可作为检测或预测人类胰腺癌的标志物,”Zaret说。

  科学家们也有兴趣使用iPS细胞筛选新的抗癌化合物,并确定正在开发的药物是否有可能帮助治疗早期胰腺癌。

  与胰腺癌一样,食管癌可以从喉咙到胃的肌管中的任何地方开始,其长期存活率较低。但与胰腺癌不同,研究已经深入了解了如何降低发生食道癌的风险,包括戒烟,减少酒精消耗和监测潜在的前体状况,称为Barrett食管。

  在巴雷特的食道中,排列在下食道上的细胞(称为上皮细胞)慢慢变为类似异常的胃或肠细胞。最多10%的病例最终发展为食管癌。科学家希望更好地了解驱动巴雷特食管的细胞机制,以找到帮助治疗或预防癌症发生和进展的方法。

  关于Barrett食管开始的最常见解释是,由酸反流(胃灼热)等疾病产生的过量胃酸会冲入食道并导致组织损伤,从而导致疾病中出现的异常细胞产生。因此,酸减少药物通常用于治疗Barrett食管的人,以帮助减缓其进展。然而,来自巴克研究老龄研究所Heinrich Jasper实验室的一项新研究提出了对Barrett食管中细胞变化的另一种解释。

  Jasper的实验室探讨了压力条件如何影响成体干细胞的功能,成体干细胞可以成为特殊的组织或器官细胞。在研究干细胞如何控制一种果蝇中胃肠道的再生时,Jasper发现了一个意想不到的发现:当一种叫做Dpp的蛋白质驱动的细胞信号通路出错时,它会导致通常产生干细胞的干细胞食道内层(食道上皮)反而在食道内产生产酸的胃细胞。

  “在Barrett食管中发生的事情与我们在果蝇中观察到的非常相似,这是一种食管上皮转化为更像胃上皮的物质,”Jasper说。换句话说,食道中的细胞变化实际上可能驱动酸的过量产生而不是相反。

  Jasper的实验室目前正在与罗彻斯特大学的合作者一起在Barrett食管的小鼠模型中研究这一过程。如果在人类中发生类似的事情,了解干细胞信号传导中的错误可能会导致为Barrett食管和预防食管癌开发新的治疗方法。

  在全国各地,NIH资助的研究人员继续探索我们的细胞如何正常工作以及它们如何在疾病中发生故障。科学家利用干细胞,模式生物和许多其他方法学到的东西可以帮助促进健康以及癌症等疾病的诊断,治疗和预防。

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