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肿瘤干细胞不耐热
2010-11-04 00:12  

肿瘤干细胞不耐热

    有时,用电离辐射的方法清除肿瘤不能达到预期效果。起初肿瘤变小了,但是其中的肿瘤干细胞存活下来,最后形成新的侵袭性更强的肿瘤。
    现在研究人员发现肿瘤干细胞在加热以后其惊人的抗辐射能力急剧下降。研究结果是从小鼠或人的高侵袭性乳腺癌肿瘤中得到,但是该技术可能适用于很多癌症的治疗。论文发表在2010年10月27日出版的《Science-Translational Medicine》刊物上。
“我们猜测加热过程破坏了肿瘤干细胞DNA修复能力,使得肿瘤对外界刺激更加敏感。”,Rachel Atkinson说道。
该项研究的第一作者Rachel L. Atkinson是贝勒医学院的一名研究生,他参与了HHMI自行资助的一个研究生项目,该项目提供资金将医学研究和翻译研究整合到研究生培训计划中。工作是在贝勒分子生物学家Jeffrey M. Rosen和肿瘤学专家Jenny Chang的实验室完成的。
Atkinson和同事研究的肿瘤热疗技术是一种传统治疗策略的高科技版本。5000年前的埃及草纸上描述了对肿瘤采取热处理的方法。热处理——正式的提法应该是热疗——单独使用没有效果,但是研究人员指出,它可以显著提高肿瘤对放射治疗的敏感性。
贝勒翻译生物学和分子医学项目参与者Atkinson指出,热疗和放射治疗联合使用是在20世纪70年代和80年代开始的,最初的临床试验结果并不理想,很可能是因为热疗采用的温度不准确或不一致。肿瘤热疗的温度控制技术改进以后,现在又重新采用热疗来提高肿瘤对放射治疗的敏感性。研究人员迫切希望知道这种潜在的治疗方法是如何发挥作用的。
    “我们猜测热疗提高肿瘤的敏感性主要是通过破坏他们的干细胞DNA修复能力”,Atkinson说道。为了证实这一点,他和他的同事采用先进的热疗技术,该技术使用涂有微小金颗粒的球状骨针,人们称之为纳米壳,设计的纳米壳可以特定的吸收近红外光,他们向为肿瘤提供养分的血管移动。纳米壳渗透到肿瘤以后,可以用穿过皮肤的近红外激光器对其加热,加热时对周围的健康组织影响很小。“该技术为提高肿瘤温度提供了快速准确的途径,” Rosen说。
    Atkinson在对转移到小鼠里的人乳腺癌肿瘤和侵袭性小鼠乳腺癌肿瘤中试用该技术。单独采用放射治疗以后两种肿瘤的肿瘤干细胞迅速修复了损伤的DNA,肿瘤中的肿瘤干细胞比例急剧上升——可能是因为肿瘤干细胞具有更强的辐射耐受能力——而且放射治疗后的肿瘤比未治疗的肿瘤生长更快。
    但是,当Atkinson在放射治疗以后接着采用华氏108度持续20分钟的热疗以后,结果发生显著的改变。这些肿瘤中的肿瘤干细胞停止增长且大多数情况下减少了,这提示了干细胞失去了修复损伤的能力。
当残存的肿瘤细胞重新移植小鼠以后,形成的肿瘤生长比之前更慢,肿瘤干细胞比例更低,而且出现肿瘤侵袭能力降低后的物理形态。“移植后的肿瘤呈现的显微解剖结构给我们一个最具戏剧性的结果,” Rosen说道。“它说明了检查肿瘤体积缩小的重要性,更强调检查肿瘤细胞异质性改变的重要性。”
    电离辐射杀死细胞部分是通过反复攻击DNA双螺旋链实现的。这些双链缺口很难修复,如果没有修复就会引发细胞自杀(凋亡)。Atkinson发现如果单独进行辐照处理,肿瘤干细胞可以以普通肿瘤细胞中罕见的速度动员修复相关蛋白。但是放射治疗和热疗的联合使用大大延缓了该过程,帮助受损干细胞避免凋亡的蛋白也未被动员。“放射治疗和热疗的联合使用严重破坏了常见的高效的辐照损伤修复机制,” Atkinson说道。
现在Atkinson、Rosen和 Chang希望能够在德克萨斯医疗中心的多个机构开展应用联合治疗技术治疗乳腺癌的临床试验。临床试验采用的技术与休斯顿Michael E. DeBakey V.A医学中心正使用的技术类似。”理论上,这种治疗方法并不是仅限于乳腺癌的治疗,而是可以应用到其他肿瘤的治疗。前提是热处理能够精确的定位,” Chang说道。
Rosen还说:“热疗未必就是只提高放射治疗的疗效。资料显示它可以提高任何一种破坏肿瘤细胞DNA的治疗方法的疗效。
翻译生物学和分子医学于2005年诞生,Atkinson是第一批学生中的一员。“她很重视翻译学,” Chang说道,他是卫理教会医院肿瘤中心主任。

    “不幸的是很多攻读生物专业博士学位的学生都去研究分子途径,从未真正懂得这些分子途径怎样才能对人类健康和疾病产生影响。”
Atkinson说到要是没有这个创新项目,她可能没有参与这项研究。“我很幸运参与了这个项目,”她说。

 

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