科学家找到一种新的致癌物质快速检测方法,最快一星期就能出结果

subtitle 前瞻网08-06 12:01
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今天,我们的生活方式让我们每天接触到多种化学物质:包装食品、化妆品、建筑材料、气雾剂等等;这些化学物质中有许多已经被命名为“致癌物”。化学物质的致癌性是指它能导致人类或其他生物癌症。因为癌症是世界范围内导致疾病、残疾和死亡的主要原因,科学家们已经开发了几种不同的方法来在实验室中测试化学物质的致癌性。然而,这些方法很复杂,需要很长时间才能得出结果,这使得科学家很难测试大量的化学物质。

现在,由日本冈山大学的Seno Masaharu教授领导的一个国际研究小组最近在《科学报告》上发表了一篇论文,创造了一种可以快速实现这一目标的新方法。“我们的方法只需要一个星期就能产生结果。”Seno教授指出,这代表了对现有方法的相当大的改进。

这种方法包括干细胞——一种成熟为具有特殊功能的各种不同细胞的前体细胞,如血细胞或神经元。以前,Seno教授的研究小组采用了小鼠身上一种特定的干细胞,叫小鼠诱导多能干细胞,建立一个模型,其中健康的干细胞转化为“癌性”干细胞,也被称为癌症干细胞(或CSCs),在一个小鼠肺癌细胞条件培养基保存4周。在这项研究中,研究人员推断,在条件培养基中添加一种致癌化学物质可以促进这种转化。

正常的诱导多能干细胞是一种干细胞,在适当的条件下可以再生发育成任何类型的人体组织。而癌症干细胞其功能与正常干细胞相似,它们是导致癌细胞形成、更新和增殖的原因。在一个癌症患者中,如果你切除了一个肿瘤并切除了所有其他的癌细胞但保留了CSCs, CSCs会导致癌症重新生长。CSCs是维持癌症的物质。研究一般认为,正常的干细胞在特定的机体环境和/或遗传条件下突变成CSCs。

基于这个想法,研究人员进行了一系列为期一周的实验来测试110种化学物质。最后,他们发现三种化学物质——即PDO325901、CHIR99021和达沙替尼——导致了CSCs的形成。有趣的是,这三种物质实际上都能抑制导致癌细胞生长和存活的细胞内信号。

当研究人员给活小鼠注射接触过这三种化学物质的干细胞时,六周内恶性肿瘤在老鼠体内生长。通过将小鼠干细胞暴露于这三种化学物质中获得的CSCs也开始产生更多的蛋白质拷贝,这些蛋白质通常与癌细胞的生长有关。

通过进一步的分析,科学家们能够识别出这些化学物质所触发的特定的细胞路径,从而导致这种转化。

这些发现证明了这种快速检测方法的有效性和潜力。Seno教授表示将有许多应用方法:“因为多能干细胞能发育成成年人人体所有细胞,采用我们的方法可以获得广泛的癌症干细胞, 有效评估许多化学物质对各种癌症的风险。这将导致更精确的癌症预防策略和治疗。”他还断言,这种筛查方法将是“研究癌症发展机制的良好资源”。

考虑到每年全世界有许多人遭受癌症的折磨,这项研究开发的方法和它的先驱可以为改善人们的生活做出重要的贡献。

今年5月份,Seno教授在肝癌研究上取得重大进展,首次在没有基因操作的情况下,由正常的诱导多能干细胞成功建立肝脏CSC模型。

在实验室里,Seno教授和团队将从小鼠身上获得的诱导多能干细胞置于有HCC细胞系(包括一种叫做Huh7细胞的肝癌衍生细胞)的条件培养液中。这些Huh7细胞分泌引起炎症的化学物质,创造了一种模仿肝脏慢性炎症的环境。这有望触发诱导多能干细胞向肝脏CSC的转化。

为了知道这些细胞是否形成恶性肿瘤,他们将这些细胞注射到免疫缺陷小鼠的肝脏中,仅注射28天后,肝脏就出现了恶性肿瘤。与此相反,未治疗的iPSCs可形成具有不同胚层的畸胎瘤样肿瘤,为良性肿瘤。观察和化学分析显示,相当比例的恶性肿瘤细胞具有高核质比和高增殖率。

此外,在这些细胞中,肝癌相关的标记物如甲胎蛋白、糖甘酸3和癌胚抗原均有表达。因此,他们从诱导多能干细胞中培育出来的细胞不仅被证实为CSCs,而且也被证实为肝脏CSCs。

这一研究表明,肝脏CSCs可以由正常干细胞在无基因突变的慢性炎症环境中产生。它也为肝癌细胞如何转移提供了一个模型。而模型是进一步科学研究的前提。根据这项研究建立的模型,可以开发和测试更有针对性的药物,或许还可以发现预防技术,比如量身定做的饮食。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源:

https://medicalxpress.com/news/2020-08-culling-cancer-stems-rapid-carcinogen.html

http://dx.doi.org/10.1038/s41598-020-66471-2

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