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研究揭示了氧气剥夺在癌细胞中的新作用

导读 科罗拉多大学医学院研究人员的一个团队最近发表了一篇论文,对缺氧或缺氧在癌症发展中的作用提供了新的见解。CU癌症中心成员Joaquin Espin

科罗拉多大学医学院研究人员的一个团队最近发表了一篇论文,对缺氧或缺氧在癌症发展中的作用提供了新的见解。CU癌症中心成员Joaquin Espinosa博士是该论文的高级研究员,他希望该论文将有助于导致针对性更强的癌症治疗。

他们本月在Espinosa杂志和团队其他成员Zdenek Andrysik博士在《自然通讯》杂志上发表的论文;Heather Bender博士;和Matthew加尔布雷思博士使用状态的最先进的基因技术来映射的响应癌症 细胞对缺氧具有前所未有的细节,从而导致新的发现约缺氧诱导因子如何(HIFs)影响癌细胞和肿瘤成长。

缺氧大辩论

细胞对缺氧的适应性是癌症生物学的基本方面之一,尤其是在实体瘤中。

Galbraith解释说:“大多数肿瘤除非能够找到一种诱导新血管形成的方法来为其提供氧气和其他营养物,否则就无法生长。” “因此,在实体瘤内部发生的事情是,它们在新血管形成的几轮之间经历了间歇性的低氧时期。”

过去的研究主要集中于低氧对肿瘤生长的长期影响,通常将其表征为致癌或促进癌症。但是,其他研究表明,感知缺氧的因素(称为缺氧诱导因子)或HIF在某些情况下可以充当肿瘤生长的抑制剂。为了使该领域超越这一争议,Espinosa及其同事调查了对缺氧的即时急性反应。

Espinosa说:“我们采用了最先进的基因组学技术,该技术在该领域没有人使用过,在此之前,我们无法在缺氧的几分钟内看到癌细胞发生了什么。”

这项技术使他们能够鉴定数百种缺氧诱导的基因,这些基因在缺氧后即为这种重要细胞反应的“第一反应者”后立即激活。然后,他们在大型的公开可用数据集上采用了计算生物学方法,以推断这些低氧诱导基因在实验室中生长的数百种癌细胞系和数百种癌症患者的肿瘤样品中的功能。

他们发现,当细胞缺氧时,其第一个反应就是停止生长,以保留其现有的营养和氧气。这意味着在这一点上,缺氧主要是通过阻止新蛋白质的合成而引起肿瘤抑制反应。只是在长时间缺氧之后,随着细胞侵入周围组织以寻找氧气,肿瘤才开始生长和转移。

Espinosa说:“关于这些缺氧诱导因子是否促进肿瘤生长或阻止肿瘤生长的争论很多。” “我们得出的结论是每个人都在一定程度上是正确的。低氧诱导因子可以通过尽早阻止蛋白质合成来抑制肿瘤的生长,但是它们还可以通过促进癌细胞侵袭邻近细胞的能力来促进肿瘤的晚期生长。组织。这取决于您何时看。”

重要的是,由HIF引起的肿瘤抑制和促进的机制适合于药理学干预。肿瘤抑制是通过抑制一种称为mTOR的酶来介导的,而该酶又可以被通常用于癌症治疗的药物所抑制。Galbraith解释说:“ mTOR抑制剂可以模仿HIF的肿瘤抑制作用。”

另一方面,促进肿瘤的机制与长时间缺氧后细胞对氧气的需求有关。通常,我们的细胞通过称为细胞外基质的结构保持在一起并固定在适当的位置。但是,在长时间缺氧后,HIF会打开一组可降解细胞外基质的酶,从而使癌细胞逃脱缺氧的肿瘤。这导致癌细胞进入血流并扩散到先前健康的组织中。

Espinosa说:“这些结果强调了开发低氧诱导酶抑制剂的重要性,该酶能降解胶原蛋白和细胞外基质的其他成分。”

一张新地图为有针对性的治疗方法带来了希望

Espinosa和他的团队希望他们的研究将指导未来疗法的发展,这些疗法不仅可以更好地针对癌细胞本身,而且可以在正确的时间针对癌细胞的正确过程。尽管我们先前的理解可能导致癌症研究人员试图完全关闭低氧反应,但CU团队的研究表明,仅在特定时间针对它可能是更可取的。

“人们一直在尝试使用不同的治疗方法来靶向缺氧诱导因子,但是这项研究表明您可能需要谨慎选择何时应用这些治疗方法,因为HIFs可以在缺氧的早期阶段抑制肿瘤。 ”,加尔布雷思说。

Espinosa补充说:“由于低氧反应在某些情况下可以抑制肿瘤,而在其他情况下可以致癌,因此,发表笼统的声明,即我们应始终设法将其关闭,这不是一个好主意,” Espinosa补充说。“相反,我们应该考虑低氧反应对靶标的哪个方面,这就是缺氧驱动侵袭和转移的方面。”

这项研究在详细描绘癌细胞中的低氧反应方面也是开创性的,埃斯皮诺萨说,只有使用新技术才有可能。

“您如何取得新发现?” Espinosa问。“好吧,您使用的是新技术和新工具,因此,癌症中心始终在这方面提供大力支持,以确保共享资源拥有最新的工具。”

埃斯皮诺萨(Espinosa)希望将来使用他们的团队创建的地图来接受研究人员的后续研究。

埃斯皮诺萨说:“我想这是对缺氧早期事件作图的一种确定的改进。” “这样做的好处是,一旦您拥有了一张不错的土地图,很多人就可以使用它。”

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