研究人員利用細(xì)胞自毀來(lái)治療腦腫瘤

膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是成人中最常見的腦腫瘤類型。這種疾病是100%致命的，并且沒有治愈方法，使其成為最具侵襲性的癌癥類型。如此糟糕的預(yù)后促使研究人員和神經(jīng)外科醫(yī)生了解腫瘤的生物學(xué)，以創(chuàng)造更好的治療方法。

神經(jīng)外科助理教授、醫(yī)學(xué)博士、博士多米尼克·希金斯(DominiqueHiggins)響應(yīng)了這一號(hào)召。希金斯和哥倫比亞大學(xué)的一組研究人員發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤腫瘤細(xì)胞對(duì)鐵死亡特別敏感——一種細(xì)胞死亡，可以通過從飲食中去除某些氨基酸來(lái)觸發(fā)。

“首先，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們?cè)趧?dòng)物模型中去除某些氨基酸時(shí)，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞更容易死于鐵死亡，”希金斯博士說。“其次，我們發(fā)現(xiàn)去除這些氨基酸可以使我們的藥物更有效地誘導(dǎo)癌細(xì)胞發(fā)生鐵死亡。”

他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在NatureCommunications上。

Ferroptosis是一種鐵依賴性類型的“程序性細(xì)胞死亡”或?qū)е录?xì)胞根據(jù)命令“自毀”的生物過程。除非絕對(duì)必要，否則我們的身體不需要?dú)⑺兰?xì)胞，因此該過程受到某些生物機(jī)制的嚴(yán)格控制。然而，研究人員現(xiàn)在才開始理解這個(gè)過程，因?yàn)殍F死亡僅在十年前才被發(fā)現(xiàn)。

“最近發(fā)現(xiàn)的鐵死亡增加了這一切的興奮度，”北卡羅來(lái)納大學(xué)萊恩伯格綜合癌癥中心的成員希金斯說。“這確實(shí)是一個(gè)快速發(fā)展的研究機(jī)構(gòu)，我們發(fā)現(xiàn)它對(duì)許多生物過程都非常重要，而不僅僅是在癌癥中。”

每個(gè)細(xì)胞都有一定的安全特性，以防止它以不可預(yù)測(cè)的方式經(jīng)歷鐵死亡。兩種氨基酸，半胱氨酸和甲硫氨酸，對(duì)于防止該過程在細(xì)胞中啟動(dòng)至關(guān)重要。我們通常通過飲食攝取這些氨基酸。

因此，希金斯的研究團(tuán)隊(duì)決定將精力集中在這些組件上。

通過定制飲食剝奪動(dòng)物模型的半胱氨酸和甲硫氨酸，他們發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞更容易死于鐵死亡。他們還發(fā)現(xiàn)，飲食使他們的化療藥物更容易引發(fā)程序性細(xì)胞死亡，這意味著非常低的劑量能夠達(dá)到比以前更有效的效果。最終，動(dòng)物模型在節(jié)食后提高了存活率。

希金斯說：“現(xiàn)在，我們需要找到一種方法來(lái)通過飲食需求消除這些成分，同時(shí)仍保持患者可能具有的能量需求，尤其是癌癥患者，他們的需求與普通患者不同。”

在證明這種飲食在動(dòng)物模型中有效后，希金斯正在與UNCLineberger的同事合作，為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者開展一項(xiàng)臨床試驗(yàn)。他計(jì)劃讓患者在手術(shù)前進(jìn)行節(jié)食，以了解它如何影響身體和腫瘤。一旦他從大腦中移除了腫瘤，他將對(duì)其進(jìn)行分析以了解腫瘤對(duì)飲食的反應(yīng)情況。

這種類型的飲食也被證明對(duì)肉瘤、肺癌和胰腺癌非常有效，因此希望這種飲食可以用于化療和/或手術(shù)以去除全身腫瘤。

Higgins還與UNCEschelman藥學(xué)院藥物工程和分子藥劑學(xué)教授兼神經(jīng)外科副教授ShawnHingtgen博士合作，研究大腦在更自然的環(huán)境中對(duì)治療的反應(yīng)。

Hingtgen是ProjectBrainslice的總資助PI，該項(xiàng)目是一項(xiàng)多機(jī)構(gòu)合作，旨在使用在腦組織切片上生長(zhǎng)的腫瘤樣本來(lái)測(cè)試神經(jīng)療法。希金斯堅(jiān)持認(rèn)為，這是研究治療反應(yīng)的更好方法，而不是簡(jiǎn)單地在塑料盤中觀察。

Brainslice項(xiàng)目只是UNC醫(yī)學(xué)院研究人員觸手可及的眾多不同研究工具之一。

“我們擁有許多UNC獨(dú)有的不同研究工具，這是我想來(lái)UNC的主要原因之一，”希金斯說，他于2022年秋季加入了UNC神經(jīng)外科。“就能力而言要在準(zhǔn)確的動(dòng)物模型中研究臨床問題，它是該國(guó)為數(shù)不多的擁有類似既定設(shè)置的地方之一。”

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