Cancer Res：決定癌細(xì)胞存亡的分子
日期：2015-01-29 08:44:55
最近，生物學(xué)家與工程師及物理學(xué)家們合作，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)分子，他們稱，這個(gè)分子可以幫助確定耐抗雌激素療法的乳腺癌細(xì)胞“存亡”。
他們將這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在本月的國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《Cancer Research》，代表了Georgetown Lombardi綜合癌癥中心和弗吉尼亞理工大學(xué)之間獨(dú)特合作的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，這一合作項(xiàng)目旨在研究作為一種信息處理系統(tǒng)的活細(xì)胞。
本項(xiàng)目的首席研究員、喬治城大學(xué)醫(yī)學(xué)中心主任Robert Clarke博士指出：“我們需要一種工程方法來(lái)解決生物學(xué)問(wèn)題，在這之前沒(méi)有人構(gòu)建過(guò)這樣一種模型。”
該研究小組包括來(lái)自于Georgetown Lombardi的遺傳學(xué)研究人員，以及來(lái)自于弗吉尼亞理工大學(xué)的電氣和計(jì)算機(jī)工程師以及生物信息學(xué)專家。
科學(xué)家們制備了一種數(shù)字模型，使用迄今為止有關(guān)雌激素受體陽(yáng)性乳腺癌的已知生物學(xué)數(shù)據(jù)，來(lái)理解腫瘤細(xì)胞根據(jù)來(lái)自其周圍環(huán)境和內(nèi)部狀態(tài)的信號(hào)，所作出的確保自己生存的決定。該項(xiàng)目受到一項(xiàng)750萬(wàn)美元的聯(lián)邦資金資助。
本文共同作者、弗吉尼亞理工大學(xué)電氣工程師、Bradley 電氣和計(jì)算機(jī)工程系副教授William T. Baumann博士解釋說(shuō)：“與國(guó)家電網(wǎng)或復(fù)雜集成電路這樣的工程系統(tǒng)相比，細(xì)胞模型更難構(gòu)建，因?yàn)槠浣M件之間存在數(shù)量驚人的相互作用。我們只是剛剛開(kāi)始模擬一個(gè)完整的細(xì)胞。”
這種方法可能是理解“為什么大多數(shù)被診斷為雌激素受體陽(yáng)性的乳腺癌患者（意味著他們的腫瘤生長(zhǎng)受激素刺激），開(kāi)始對(duì)抗雌激素治療（例如三苯氧胺、氟維司群和芳香化酶抑制劑）產(chǎn)生耐藥性”的關(guān)鍵。
在過(guò)去30年當(dāng)中，由于這些治療方法已被廣泛使用，這一問(wèn)題并沒(méi)有得到解決。Clarke補(bǔ)充說(shuō)：“結(jié)果是，許多雌激素受體陽(yáng)性腫瘤會(huì)復(fù)發(fā)為不可治愈的、內(nèi)分泌激素抵抗的癌細(xì)胞。”延伸閱讀：克服HER2靶向癌癥治療耐藥性的關(guān)鍵。
該研究小組使用他們的模型，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)鍵分子組件，決定著乳腺癌細(xì)胞是將打開(kāi)自噬過(guò)程（在這個(gè)過(guò)程中，細(xì)胞吞噬并消除有害的蛋白質(zhì)，以保持存活狀態(tài)），還是啟動(dòng)細(xì)胞凋亡——使細(xì)胞死亡。這種分子——干擾素調(diào)節(jié)因子1（IRF1），在一個(gè)細(xì)胞處于壓力的時(shí)候起作用，例如抗雌激素治療。
Clarke說(shuō)，IRF1缺失可促進(jìn)抗雌激素耐藥性，而沉默IRF1則會(huì)恢復(fù)癌細(xì)胞對(duì)藥物的敏感性。
Clarke表示：“這個(gè)模型可幫助我們找到你僅用直覺(jué)不會(huì)發(fā)現(xiàn)的重要事情。這些電路的分子邏輯很難通過(guò)直觀推理得以理解，我知道，如果我們沒(méi)有這個(gè)模型，我們就不會(huì)發(fā)現(xiàn)IRF1信號(hào)的重要性。”
