透過改變染色質的結構密度,美團隊讓癌細胞更難在化療中存活

作者 | 發布日期 2017 年 11 月 08 日 22:00 | 分類 生物科技 , 醫療科技 follow us in feedly

癌細胞是無情的、頑固的,對於現有療法產生抗藥性的能耐讓治療癌症變得相當困難,但一項令人興奮的新研究可能已經找到了癌症的弱點,雖然還沒有進行人體和動物實驗,但在細胞培養中確實得到了非常好的成效。



Medical News Today 報導,這項研究被刊載在知名的自然-生物醫學工程期刊(Nature Biomedical Engineering)中,團隊在其中揭露了如何透過改變癌細胞中染色質(chromatin)的結構,讓癌細胞變得更加容易被破壞。

雖然癌細胞和一般細胞有著許多型態上的差異,但癌細胞的細胞核中也有著由 DNA 與組織蛋白複合形成的染色質。染色質能夠決定基因的表現情形,而在癌細胞之中,染色質還能夠協助進化,讓癌細胞適應癌症療法並得以存活。

西北大學工程學院教授、研究論文的合著者 Vadim Backman 解釋,像是癌症這類型的複雜疾病,不會依賴單個基因的行為,而是會依靠成千上萬個基因的交互作用,這也是為什麼團隊將染色質視為對抗「癌症細胞抗藥性」的關鍵。

「如果你把基因當作是硬體,那麼染色質便是內建的軟體。」

為了更加了解複雜的染色質,團隊在去年特別開發了一種成像技術來幫助研究,這項技術被稱為活細胞分波分譜顯微鏡(PWS microscopy),它可以被用來實時監測活細胞中的染色質。透過分波分譜顯微鏡,研究人員得以用來觀察長度在 20~200 奈米間的染色質,這也正是團隊認為癌症影響染色質結構的關鍵所在。

而當團隊在監控細胞培養中的癌細胞時,他們意外發現染色質具有與基因表達相關的特定「包裝密度」(packing density),能夠協助癌細胞躲避治療。

只要染色質的異質性越高、包裝密度越雜亂無序,癌細胞在化療後的存活機率就越高。相反的,具有更加保守和有條理包裝密度的癌細胞,更可能會在化療後出現死亡。

Backman 認為之所以會有這種差異,是因為結構正常的細胞無法「響應」變化所造成的,這些細胞無法透過探索自身的基因組來尋找抵抗性,因此沒有辦法產生抗藥反應。

「我們只要查看染色質結構,就能夠預測那些癌細胞將能夠存活下來。」

基於這項發現,研究人員做了一個假設:將染色質結構改變的更為有序,可能會是讓癌細胞更好的「面對」治療的一種方法,而在進一步的調查中,研究小組發現他們可以透過調整癌細胞細胞核中的電解質,來調整染色質的結構。

為了驗證這些假設,團隊運用了兩種已經獲得美國食藥局(FDA)批准的藥物來進行了測試:用來止痛的塞來昔布(Celecoxib)和用來治療心房顫動、心臟衰竭的地高辛(Digoxin)。結果發現,這兩種藥物都能夠改變染色質的結構密度。

研究人員將這些被稱為染色質保護療法(CPTs)的藥物和化療聯合起來運用,並在實驗室中對癌細胞進行檢測,結果同樣得到了非常出色(remarkable)的結果,不僅如此,研究人員已經在 7 種不同的癌症中複製了同樣的發現。

雖然研究人員對於發現感到興奮,但他們也同意在做出任何確切的結論之前,動物和人體實驗都是必要的。Backman 認為這項研究非常有前途,但他也強調,細胞培養和人體還是有非常大的區別。

「你永遠也不知道人體內的環境會怎麼影響癌症的行為,或是有什麼不可預見的副作用會產生。」

(首圖來源:shutterstock)

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