科学家鉴定出与黑色素瘤进展相关的基因

筛选使用的合成姜黄素样化合物在初步测试中显示出抗肿瘤作用（照片：Skincareaus / Wikimedia）

圣保罗大学的研究人员已经使用类似于姜黄素的合成化合物鉴定了与黑色素瘤进展相关的基因。

当巴西圣保罗大学（USP）的研究人员使用类似于姜黄素的合成化合物处理人黑素瘤细胞系时，姜黄素是姜黄（Curcuma longa）呈橙色的一种色素，他们发现了潜在侵袭性表达改变的基因。肿瘤和恶性细胞对化疗有抵抗力。

据科学家们说，如果进一步的研究证实了这些基因对疾病进展和增加化学抗药性的重要性，将有可能探索它们将来作为生物标志物来辅助诊断甚至治疗靶标的用途。

由FAPESP支持的研究结果已发表在《药理学研究》杂志上。

“合作者先前的研究已经表明，类似于姜黄素的化合物DM-1在低剂量时具有抗肿瘤活性。USP药学院的博士后研究员ÉricaAparecida de Oliveira说：“我们着手了解该物质调节哪些基因，以及为什么它对黑素瘤有毒而不对正常细胞有毒。

首席研究员是Silvya Stuchi Maria-Engler，该团队还包括Helder Nakaya和Gisele Monteiro。这三位都是FCF-USP的教授。

正如Oliveira解释的那样，科学文献中有数百篇论文证明姜黄素具有抗氧化，抗肿瘤，抗微生物和抗炎的特性。然而，由于吸收差，快速代谢和水不溶性，该化合物以其天然形式的治疗用途受到限制。为了解决这个问题，科学家们开发了具有类似结构修饰的合成类似物，以使分子在生物体中更稳定。

DM-1（4- [5-（4-羟基-3-甲氧基苯基）-3-氧代戊-1,4-二烯基] -2-甲氧基苯酚钠）于几年前由JoséAgustínPablo QuincocesSuárez合成是Bandeirantes大学（UNIBAN）的教授。

“由合作者进行的动物实验表明，用DM-1进行治疗可以促进肿瘤体积的减少。DM-1还被证明对化学耐药性黑色素瘤细胞有毒性，” Oliveira说。

作用机理

为了解开DM-1的作用机制，奥利维拉（Oliveira）求助于蒙特罗（Monteiro）小组开发的毒理基因组学平台。这是6,000种冷冻酵母菌株的集合，这些菌株均为酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的所有突变体，被广泛用作面包酵母和啤酒酵母。

奥利维拉说：“该酵母的基因组有6,000个基因，并且每个突变体都敲除了一个不同的基因，因此我们能够以高度特异性的方式逐个基因地研究该化合物的作用，”奥利维拉说。

将6,000个突变酵母菌株解冻，铺在具有96个小孔的平板上，并用DM-1处理。丢弃在姜黄素类似物存在下不能生长的菌株，留下最初一组受该处理影响的211个基因。

下一步是过滤基因，以鉴定与人类基因组同源的基因，因为某些基因可能与酵母特有的功能有关。借助生物信息学工具和Nakaya的专业知识，研究人员提出了第二个列表，其中包含79个候选基因。

Oliveira说：“然后，我们开始研究来自癌症患者的基因组数据的公共存储库，例如The Cancer Genome Atlas（TCGA）和Gene Expression Omnibus（GEO），以了解这些基因之间是如何对话的。”

分析显示，大多数与活跃时有利于肿瘤进展的细胞信号通路有关。实例包括有丝分裂原活化蛋白（MAP）激酶和表皮生长因子受体（EGFR）介导的途径。

下一步是研究哪些基因对黑素瘤的进展特别重要。这需要使用生物信息学专注于分析来自黑素瘤患者的基因组序列。

Oliveira说：“我们进行了数据挖掘，以发现黑色素瘤进展过程中表达改变的基因。”“我们鉴定了七个似乎很重要的基因，当我们查看公共数据库时，我们可以发现这些基因的表达确实在许多患者中发生了改变。”

使用非化学性抗性黑色素瘤母细胞进行的体外试验表明，用DM-1进行治疗可诱导细胞死亡，这主要是因为它增加了称为TOP-1的基因的表达。当该基因活跃时，它会导致DNA转录错误，从而导致细胞中的基因组不稳定。

在抗化学性的黑素瘤细胞中，细胞毒性主要是由于基因ADK的表达增加而引起的，该基因参与细胞的能量产生。

Oliveira说：“就像姜黄素一样，它可以与多个细胞靶标相互作用并调节多种信号通路，而DM也以不同的方式促进亲代和耐药黑素瘤细胞的毒性。”

新焦点

在FAPESP支持下正在进行的第二个博士后项目中，奥利维拉（Oliveira）更深入地研究了TOP-1和另一个名为ATP6V0B的基因的黑色素瘤进展的参与，该基因是上一个项目中鉴定的七个基因之一。

“我们想找出这些基因在广泛的黑色素瘤中的表达方式-原发性，转移性，BRAF基因有无突变，耐药或无耐药性–并将这些发现与它们在正常黑素细胞中的表达进行比较。关键在于这些基因如何参与肿瘤的进展，以及每种基因在被抑制后会发生什么。”

尽管黑色素瘤是最罕见的皮肤癌形式（约占病例的4％），但无疑是最致命的。它从产生黑色素的细胞黑素细胞发育而来。除了快速生长以及具有高度侵袭性和转移性的潜力外，这种类型的肿瘤还经常对用于治疗的主要药物产生抗药性。

“今天，同一肿瘤内存在不同的细胞亚群被认为是与治疗耐药相关的主要因素，”奥利维拉说。“因此，最好的方法被认为是几种治疗策略的组合，因此发现新的靶标非常重要。”

出版物：ÉricaAparecida deOliveira等人，“毒理基因组学和生物信息学平台可识别黑素瘤细胞中姜黄素类似物DM-1毒性的关键分子机制，”药理研究，2017年； doi：10.1016 / j.phrs.2017.08.018