首次利用光遗传学控制肿瘤发生

沪震实业

2016/03/22 11:15

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首次利用光遗传学控制肿瘤发生

在一项新的研究中，来自美国塔夫斯大学的研究人员基于青蛙模型首次证实利用光控制细胞之间的电信号，阻止肿瘤形成，以及在肿瘤形成后，让它们正常化。这项研究是首次报道利用光遗传学特异性地操纵生物电信号从而阻止癌基因诱导的肿瘤形成，和导致癌基因诱导的肿瘤消退。相关研究结果于2016年3月16日在线发表在Oncotarget期刊上，论文标题为“Use of genetically encoded, light-gated ion translocators to control tumorigenesis”。

青蛙是一种好的模式生物用于癌症基础科学研究，这是因为青蛙和哺乳动物的肿瘤拥有很多相同的特征，其中就包括快速的细胞分裂、组织破坏、血管生长增加、浸润性和含有异常内部正电压的细胞。

相对于细胞外面，几乎所有健康的细胞在细胞内部维持着更大的负电压；打开和关闭细胞膜中的离子通道能够导致电压变得更加正性（让细胞去极化）或更加负性（让细胞极化）。在其他方面正常的条件下，利用肿瘤的异常生物电信号特征就能够检测它们。

论文通信作者、塔夫斯大学文理学院再生与发育生物学中心主任Michael Levin博士说，“这些电性质并不只是致癌过程的副产物。它们积极地将细胞从它们正常的结构作用调向肿瘤生长和转移扩散。”

论文第一作者Brook Chernet博士将编码突变RAS癌基因的RNA注射进非洲爪蟾（Xenopus laevis）胚胎细胞，其中已知这种突变RAS癌基因导致类似癌症的生长。研究人员也表达和激活一种蓝光激活的正电压离子通道ChR2D156A，或者一种绿光激活的质子泵Archaerhodopsin（Arch）。无论是激活ChR2D156A还是激活Arch，都会让青蛙胚胎细胞超极化，诱导一种电流产生，从而导致这些细胞从一种类似癌症的去极化状态转向一种正常的更加负性的极化状态。激活这两种离子通道显著地降低肿瘤发生率，也会增加肿瘤退化为正常组织的概率。

利用光控制离子通道是一种突破性工具，它用于研究神经系统和大脑，但是光遗传学在此之前并未用于癌症。

Levin说，“这为一种新型疗法提供概念验证，它利用光压制癌基因突变的作用。利用光特异性地靶向作用于肿瘤将避免让全身接触毒性的化疗药物或类似的试剂。”