根除癌症：创新的水凝胶可迅速将癌细胞还原为干细胞

在DN凝胶上培养的癌症干细胞在注入小鼠脑部后形成了肿瘤。

北海道大学开发的一种水凝胶，一种软物质，在六种不同的人类癌症类型中，在24小时内成功地将癌细胞还原为癌症干细胞。这可能导致抗癌干细胞药物和个性化药物的发展。

北海道大学和国家癌症中心研究所的研究人员在自然生物医学工程杂志上报道说，一种创新的水凝胶-称为双网络（DN）凝胶-可以将分化的癌细胞快速重编程为癌症干细胞。水凝胶可用于帮助开发针对癌症干细胞的新癌症疗法和个性化药物。

癌症是发达国家的主要死亡原因，全世界每年有860万人死于癌症。尽管治疗有所进步，但晚期癌症患者的5年生存率仍然很低。原因之一是癌组织中含有对化学疗法和放射疗法有抵抗力的癌干细胞。这些细胞可以隐藏为“根”或在体内循环，从而导致癌症复发。

北海道大学医学院的田中伸弥教授解释说：“癌症干细胞是抗癌药物的主要靶标，但是由于它们在癌症组织中的数量很少，因此难以鉴定。”“了解癌症干细胞的分子机制对于开发更好的癌症治疗方法至关重要。”

癌症干细胞需要非常特定的微环境。在这项研究中，研究小组调查了他们的DN凝胶是否可以重新创建诱导癌症干细胞的正确条件。DN凝胶由两种化学物质组成，并掺入大量水，使其具有类似于生物组织的柔软和湿润特性。

在这项研究中，DN凝胶可在短短24小时内将六种不同的人类癌细胞系（脑癌，子宫癌，肺癌，结肠癌，膀胱癌和肉瘤）中的分化后的癌细胞迅速重编程为癌症干细胞。将癌细胞放在DN凝胶上后，它们开始形成球形结构，并产生被称为癌症干细胞标志物的特定分子，例如以诺贝尔奖获得者的名字命名的山梨因子SOX2和Oct3 / 4。重新编程。

在DN凝胶上培养的人脑癌细胞表达了干细胞标记蛋白SOX 2（绿色）。

研究人员还发现了一些与癌细胞重编程有关的分子机制。他们发现钙通道受体和蛋白骨桥蛋白对于诱导癌症干细胞至关重要。他们还发现，在DN凝胶上培养过的患者的脑癌细胞产生了称为血小板衍生的生长因子受体的受体。通过添加这些受体的分子抑制剂，它们能够靶向并根除癌症干细胞，这表明DN凝胶可用于选择治疗药物。此外，他们表明，在DN凝胶上培养的脑癌细胞在移植到小鼠脑中后能有效地形成肿瘤，这表明该癌细胞具有干性。

这项研究为针对癌症干细胞的药物研究铺平了道路。“未来，DN凝胶可用于增强癌细胞类型的诊断并生产个性化的药物，从而可以改善癌症患者的预后，”田中伸弥说。

参考：“在双网络水凝胶上将肿瘤细胞快速重编程为癌症干细胞”，铃木淳香，津田正纯，王磊，小坂真司，Kar田千里、,田慎吾，杉野和一、,谷幸洋，马丁·弗劳恩洛布，黑川孝之，小岛伸也， 2021年3月29日，自然生物医学工程。上野俊秀，大宫芳博，真野裕之，安田和宪，恭平恭和田中真也.DOI：
10.1038 / s41551-021-00692-2