特殊雙網凝膠或能將癌細胞重編程轉換為癌癥干細胞

　　癌癥的復發常常是因為罕見的循環癌癥干細胞（CSCs，circulating cancer stem cells）對化療和放療產生耐受性所致。日前，一篇發表在國際雜志Nature Biomedical Engineering上題為“Rapid reprogramming of tumour cells into cancer stem cells on double-network hydrogels”的研究報告中，來自北海道大學等機構的科學家們通過對6種不同的人類癌細胞類型進行研究，成功在24小時內將癌細胞轉換回了癌癥干細胞，相關研究結果或有望幫助開發新型抗癌干細胞藥物和個體化療法。

圖片來源：https://www.nature.com/articles/s41551-021-00692-2

　　癌癥是發達國家中引起人群死亡的主要原因，全球每年大約有超過860萬人死于癌癥，盡管目前科學家們在癌癥療法研究上取得了一定的進展，但晚期癌癥患者的5年生存率依然很低，其中一個原因就是患者機體的癌癥組織中含有癌癥干細胞，其對化療和放療都有一定的耐受性，這些癌癥干細胞能作為“根”存在或在機體中循環，從而導致癌癥復發。研究者Shinya Tanaka教授表示，癌癥干細胞是我們開發抗癌藥物的主要靶點，但其卻很難以識別，主要是因為其在癌癥組織中往往數量很少。理解癌癥干細胞的分子機制對于開發新型的癌癥療法具有非常重要的意義。

　　癌癥干細胞需要一種非常特殊的微環境，這篇研究報告中，研究人員調查了是否DN凝膠（雙網凝膠，double-network hydrogel）能夠重現這種合適的環境來誘導癌癥干細胞，DN凝膠由兩種化學物質組成的網絡，其中含有大量的水分，這就賦予了DN凝膠具有類似生物組織的柔軟和濕潤特性。研究者發現，DN凝膠能在24小時內將6種不同類型的人類癌細胞系的癌細胞重編程使其分化為癌癥干細胞；這6種類型的癌癥包括腦癌、子宮癌、肺癌、結腸癌、膀胱癌和肉瘤。當將癌細胞置于DN凝膠上時，其就會開始形成球狀結構并產生癌癥干細胞的特殊分子標志物，比如SOX2和Oct3/4和Yamanaka因子等，這就指示，這些癌細胞發生了重編程。

當被注射到小鼠大腦中后DN凝膠上培養的癌癥干細胞就能形成腫瘤

圖片來源：Suzuka, J., et al. Nat Biomed Eng (2021). doi：10.1038/s41551-021-00692-2

　　此外，研究人員還揭示了參與癌細胞重編程的部分分子機制，結果發現，鈣離子通道受體和特殊蛋白—骨橋蛋白（osteopontin）對于誘導癌癥干細胞非常必要；而且在DN凝膠上培育的腦癌細胞還能產生名為血小板衍生生長因子受體的特殊受體分子。通過添加這些受體的分子抑制劑，研究人員就能靶向作用并剔除癌癥干細胞，這就表明，DN凝膠或能用來幫助篩選治療性藥物，此外，當將在DN凝膠上培育的腦癌細胞植入到小鼠大腦中后，其就能有效快速形成腫瘤組織，這就揭示了癌細胞的“干性”。

　　研究者Shinya Tanaka說道，本文研究為開發靶向作用癌癥干細胞的新型藥物提供了新的思路；未來DN凝膠或能用來幫助進行癌細胞類型的診斷并幫助開發新型個體化療法來治療并改善多種癌癥患者的預后。

　　綜上所述，研究人員發現，名為雙網凝膠（DN凝膠）的特殊凝膠能將6種類型癌細胞快速重編程為癌癥干細胞，且當癌細胞在DN凝膠上生長時，其會形成球狀結構并產生諸如SOX2和Oct3/4等指示癌癥干細胞的特殊分子標志物。而且，鈣離子通道受體和骨橋蛋白對于調節DN凝膠所介導的腦癌細胞干性的誘導非常重要，而且利用相應的受體制劑就能抑制并剔除相應的癌癥干細胞。