使癌细胞恢复正常细胞的技术

2020年8月5日20:40:46 发表评论
使癌细胞恢复正常细胞的技术

分析基因调控网络,以确定将结肠癌细胞转化为正常结肠细胞所需的关键因素。

KAIST生物与脑工程学系的赵光炫教授的研究小组成功开发了一种早期来源技术,可通过系统生物学研究将大肠癌细胞恢复为正常的正常细胞。该研究发表在国际癌症杂志上,由美国癌症学会(AACR)出版。 

使癌细胞恢复正常细胞的技术

研究人员分析了大肠癌细胞和正常大肠细胞的基因调控网络。已经确定了将结肠直肠癌细胞转化为正常结肠直肠细胞所必需的关键因素,并由此开发了一种称为癌细胞正常化的新治疗原理。 

癌细胞像正常细胞吗?

当前,最广泛使用的抗癌化学疗法是通过攻击和杀死迅速分裂的癌细胞来抑制癌细胞增殖的方法。该技术甚至可以杀死通常在体内分裂的细胞,从而引起诸如呕吐,腹泻,脱发,骨髓功能障碍和嗜睡等副作用。另外,癌细胞已发展成对药物具有高抗性的癌细胞,因为它们具有对抗癌药物的固有抗性或新抗性。因此,当前的抗癌治疗具有杀死更多正常细胞以摆脱抗性癌细胞的问题。

使癌细胞恢复正常细胞的技术

癌细胞基因组表达模式的标准化。

为了解决这个问题,研究小组提出了一种新的治疗方法,可以将癌细胞转化为正常细胞。从20世纪初期开始观察到癌细胞变成正常细胞的现象,但是其原理尚未得到研究,并且还没有研究过人为控制它们的技术。

自1907年以来,瑞士病理学家Max Askanazy发现卵巢畸胎瘤分化为正常细胞后,零星报道了从各种癌变为正常细胞的自发变化现象。在这些报告中,仅观察到癌细胞由于周围微环境或特定刺激的变化而返回正常细胞的现象。

抑制表观遗传调节剂将癌细胞转化为正常细胞

Cho教授的研究小组探索了通过系统生物学研究方法将结肠癌细胞转化为正常结肠细胞的关键调控因子,从而发现了五个关键转录因子(CDX2,ELF3,HNF4G,PPARG,VDR)及其转录。我们发现SETDB1,一种抑制活性的表观遗传调节剂。

  • 转录因子

它负责读取DNA的遗传信息,并直接结合特定的起点(启动子区域)以启动基因表达。众所周知,人类中至少有1,000至2,000个转录因子,它们在基因调控网络中充当多个基因的调控因子。

通过这项研究,研究人员通过抑制SETDB1证明了癌细胞可以通过分子细胞实验有效地转化为正常细胞。当SETDB1在结直肠癌细胞中被抑制时,证实了细胞停止分裂并恢复了正常结直肠细胞的基因表达模式。

使癌细胞恢复正常细胞的技术

标准化癌细胞的表型验证。

  • 表观遗传调控因子

基因表达受DNA测序,DNA甲基化和围绕DNA的组蛋白修饰的调控。在不改变DNA序列的状态下影响基因表达调控的机制称为表观遗传调控机制。

即,根据该研究,发现在癌细胞中,癌症特异性活化的表观遗传调节剂SETDB1通过抑制正常细胞的关键转录因子而抑制癌细胞向正常细胞的转化。换句话说,证明了通过调节SETDB1,可以返回到正常的正常电池状态。

使癌细胞恢复正常细胞的技术

用患者来源的结肠癌类器官进行实验验证。

通过与首尔三星医院的合作研究,辅助研究小组能够确认在SETDB1高表达的结肠癌细胞患者中预后较差。当SETDB1的表达在患者来源的结肠癌类器官(3D培养的器官类似物)中被抑制时,观察到它再次变为与正常细胞相同的形式。

  • 类器官

类器官或类器官是能够通过干细胞分裂和分化形成的自我更新和自我组织的三维细胞聚集体。由于现有的培养方法不能充分地模仿原始组织的环境,因此当在实验室环境中培养细胞时,失去原始特性是有极限的。为克服这一问题而开发的方法的优势在于,可以使用特殊材料在三维空间中培养细胞,以再现原始组织的功能并在接近人体环境的位置上再现生理活性。

使癌细胞恢复正常细胞的技术

早期技术将大肠癌细胞转化为正常细胞的技术发展

如果应用这种新的治疗策略概念,则有望通过最大程度地降低化疗的所有副作用和耐药性来减轻患者的痛苦,从而大大改善生活质量。

乔教授说:“直到现在,人们仍认为癌症是不可逆的,因为它是由基因突变积累引起的,但它显示出逆转癌症的可能性。” “新的抗癌治疗方法的开始。”

 

##参考##Lee,Soobeom等。“网络推断分析将SETDB1确定为将大肠癌细胞恢复为分化的正常细胞的关键调节剂。” 分子癌症研究18.1(2020):118-129。 

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