Nature子刊：华人科学家给癌细胞“贴标签”，助力靶向治疗
2017-02-21 生物探索 生物探索
与传统化疗相比，利用药物对癌细胞特异性识别进行的靶向治疗针对性更强，副作用更小。这一过程通常需要依赖于癌症表面受体，但是，一些癌症表面受体缺失从而不易进行靶向治疗。近日，来自伊利诺伊大学的研究人员创造了一种人工受体，为癌细胞打上标签。该研究发表于Nature Chemical Biology上。
近日，来自伊利诺伊大学香槟分校和中国的研究中心组成的研究小组发明了一种新方法，标记那些缺乏合适受体，难以进行靶向治疗的癌细胞。研究人员已经在细胞和小鼠中测试了这种新方法，该方法可能对那些目前反应较差的癌症靶向治疗，如三阴性乳腺癌提供新的治疗方法。这一研究发表于2月13日的Nature Chemical Biology。
靶向癌症治疗是指特异性地针对涉及癌症生长，发展和扩散的分子的治疗方式。它们属于一个相对较新的领域，被称为精准医疗。靶向癌症治疗和传统化疗之间存在若干差异，其中最主要的差异就是大多数化疗作用于所有快速分裂的细胞，其中也包括健康细胞。靶向癌症治疗旨在挑出癌细胞并避免健康细胞受到伤害。为了做到这一点，研究人员必须找到能够区分特定肿瘤细胞与健康细胞的特征，使得治疗可以特异性地靶向作用于那些特征。
可以将癌细胞与健康细胞区分开的一个特征是细胞表面受体，这种表面受体突出在细胞外部，在细胞与其环境之间的信号转导过程中扮演重要角色。科学家可以设计出能够特异性识别癌细胞上表面受体的抗体，并将治疗药物或者显像剂送至目标位置。
一些癌细胞缺乏合适的表面受体
然而，一些癌症难以以这种方式区分，因为它们缺乏合适的表面受体。其中一种癌症就是三阴性乳腺癌。这种癌症的肿瘤细胞缺乏已知驱动大多数乳腺癌生长的三种最常见的受体：雌激素受体，孕酮受体和人表皮生长因子受体2（HER2），这使得这种侵袭性的癌症难以治疗，存活率较低。
既然这些癌细胞缺乏表面受体难以识别，那么我们是否可以人为地给它们“打上标签呢”？伊利诺伊材料科学与工程系、生物工程系教授Jianjun Cheng教授及其团队就想到这么一个方法——在这些癌细胞表面创造一个独特的人工受体。
为代谢标记设计小分子糖 ？ 图片来源：参考文献
人工受体可以提高靶向治疗特异性
Cheng教授及同事发现了一种将特定分子插入癌细胞的方法，从而使癌细胞代谢生成细胞表面受体，而不影响健康细胞。这些分子属于一类被称为叠氮化物的小分子糖。癌细胞代谢这些分子并在细胞表面表达它们，然后被另一种名为DBCO的分子特异性作用，正如Cheng教授解释的：“它们就像钥匙与锁，特异性很高，DBCO和叠氮化物以高度的特异性相互反应。我们称之为点击化学（Click chemistry），其中一个关键问题是，如何把叠氮化物放在肿瘤细胞表面？”
如何只让癌细胞贴上标签？
为了确保叠氮化物仅由癌细胞表达，研究人员将一个化学基团连接到叠氮化物上，只有癌细胞中的酶才可以将其移除。经过修饰的叠氮化物仅存在于健康组织。但是，在肿瘤细胞中，酶可以消化掉连接在叠氮化物上的基团，并表达作为细胞表面受体的叠氮化物，使它们能够特异性地结合DBCO，后者可以用于递送癌症药物或显像剂。
在验证该方法在实验室培养细胞中起作用后，研究团队在具有三阴性乳腺癌，结肠癌和转移性乳腺癌肿瘤的小鼠中也测试了这种方法，并且他们发现与其他类型的组织相比，肿瘤能够表达非常强的信号。Cheng教授表示：“我们首次在体内用小分子糖标记并靶向作用肿瘤，并且我们使用癌细胞自身的内部机制来实现这一过程。”
研究作者简介：
图片来源： Engineering at Illinois
Jianjun Cheng教授1993获得中国南开大学有机化学学士学位，于2001年在美国加州大学圣芭芭拉分校(University of California， Santa Barbara)获得博士学位，2005年加入美国伊利诺伊大学香槟分校。他长期从事抗癌药物方面的研究并致力于将研究成果转化为应用，其中一种治疗癌症的药物输送技术已经进入临床二期试验。Jianjun Cheng教授是Biomaterials Science杂志的副主编，近年来在Nature Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、PNAS等杂志上发表论文50余篇。
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