一種藥物能否殺死腫瘤？用這種設(shè)備預(yù)測(cè)

2016年10月07日訊 為癌癥病人選擇最好的治療方法，通常是一種不精確的科學(xué)。對(duì)一些病人療效很好的藥物，可能對(duì)其他病人無(wú)效，而最初對(duì)藥物敏感的腫瘤，可能會(huì)在后期產(chǎn)生耐藥性。

最近，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）和Dana-Farber癌癥研究所的研究人員，開發(fā)出了一種新方法檢測(cè)腫瘤的藥物敏感性。他們使用一種設(shè)備來測(cè)量單個(gè)細(xì)胞的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量如何影響它們的生長(zhǎng)率，可以預(yù)測(cè)一種特定藥物是否會(huì)殺死腫瘤細(xì)胞。

研究人員用一種非常侵襲性的腦腫瘤類型（稱為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤）和一種血液腫瘤（被稱為急性淋巴細(xì)胞性白血?。?，成功地測(cè)試了這種方法。

本文共同資深作者、MIT生物工程和機(jī)械工程系教授、MIT科赫綜合癌癥研究所成員Scott Manalis說：“我們已經(jīng)開發(fā)出了一種功能性的實(shí)驗(yàn)，可以測(cè)量單個(gè)細(xì)胞對(duì)藥物的反應(yīng)，同時(shí)保持下游分析（如測(cè)序）的可行性。”

Dana-Farber癌癥研究所的David Weinstock和Keith Ligon也是該研究論文的資深作者。論文的第一作者分別是麻省理工學(xué)院畢業(yè)的研究生、現(xiàn)就職于Dana-Farber癌癥研究所的Mark Stevens、MIT的研究生Nigel Chou和Dana-Farber癌癥研究所博士后Cecile Maire和Mark Murakami。

測(cè)量細(xì)胞的生長(zhǎng)

近年來，科學(xué)家們一直在試圖確定腫瘤中的遺傳標(biāo)記物，用來指示抗癌藥物的敏感性。然而，到目前為止，已被發(fā)現(xiàn)的有用標(biāo)記物只適合于一小部分的癌癥，甚至當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)預(yù)測(cè)試驗(yàn)時(shí)，對(duì)于所有的癌癥類型的患者來說，也是不準(zhǔn)確的。

麻省理工學(xué)院和Dana-Farber癌癥研究所的研究人員采取了一種不同的方法，部分靈感來自一個(gè)測(cè)試，該測(cè)試幾十年來一直被用于選擇治療細(xì)菌性感染的抗生素。抗生素藥敏試驗(yàn)只是簡(jiǎn)單地采集病人的細(xì)菌，將其暴露于一系列的抗生素，并觀察細(xì)菌是生長(zhǎng)還是死亡。要將這種方法轉(zhuǎn)化到癌癥上，科學(xué)家們就需要一種方法來快速檢測(cè)細(xì)胞對(duì)藥物的反應(yīng)，并用有限數(shù)量的細(xì)胞來進(jìn)行檢測(cè)。

在過去的幾年里，Manalis實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開發(fā)出一種裝置，稱為懸浮微孔道諧振器（SMR），它測(cè)量細(xì)胞團(tuán)的精確度比其他技術(shù)高出10到100倍。這使得研究人員能夠精確地計(jì)算出單個(gè)細(xì)胞在短時(shí)間內(nèi)的生長(zhǎng)速率。

在這項(xiàng)研究中，Manalis實(shí)驗(yàn)室與Dana Farber癌癥研究所的研究人員合作，探討是否可以通過測(cè)量藥物暴露后的癌細(xì)胞增長(zhǎng)率來預(yù)測(cè)藥物的敏感性。研究小組分析了不同亞型的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤或白血病細(xì)胞，它們先前已被證明對(duì)特異性治療是敏感的或產(chǎn)生了耐藥性：對(duì)于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，這些藥物稱為MDM2抑制劑，對(duì)于急性淋巴細(xì)胞性白血病，這些藥物被稱為BCR-ABL抑制劑。這使得研究人員能夠測(cè)試他們的方法是否會(huì)產(chǎn)生準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。

在將癌細(xì)胞暴露于藥物后，研究人員等待了約15小時(shí)，然后測(cè)量細(xì)胞的生長(zhǎng)率。每一個(gè)細(xì)胞被測(cè)量了幾次，一個(gè)周期超過15至20分鐘，從而使研究人員有足夠的數(shù)據(jù)來計(jì)算質(zhì)量積累率。他們發(fā)現(xiàn)，已知對(duì)一種給定治療藥物敏感的細(xì)胞，改變了它們累積質(zhì)量的方式，而耐藥細(xì)胞則持續(xù)生長(zhǎng)，就好像不受影響一樣。

Stevens說：“我們能夠證明，相對(duì)于耐藥性細(xì)胞，對(duì)藥物敏感的細(xì)胞通過顯著降低它們的生長(zhǎng)速度，而對(duì)治療產(chǎn)生反應(yīng)。因?yàn)榧?xì)胞還活著，所以我們有機(jī)會(huì)在測(cè)量后研究同一個(gè)細(xì)胞?！?/p>

這種技術(shù)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于，它可以用數(shù)量非常少的細(xì)胞就可以進(jìn)行檢測(cè)。在白血病細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中，研究人員只用一小滴血液--含有約1000個(gè)癌細(xì)胞，就能得到精確的結(jié)果。

Dana-Farber癌癥研究所的醫(yī)學(xué)副教授Anthony Letai說，該技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，細(xì)胞質(zhì)量發(fā)生小變化的速度是可以測(cè)量的，他致力于用不同的方法來監(jiān)測(cè)腫瘤細(xì)胞對(duì)藥物的反應(yīng)。Letai誰(shuí)沒有參與這項(xiàng)研究，但是他說：“這個(gè)系統(tǒng)非常適合于快速測(cè)量。我期待著看到把這種技術(shù)應(yīng)用到更多的癌癥和更多的藥物中?！?/p>

理解耐藥性

現(xiàn)在，研究人員使用這種技術(shù)來測(cè)試細(xì)胞的敏感性，然后分離細(xì)胞和并對(duì)細(xì)胞中的RNA進(jìn)行測(cè)序，從而揭示有哪些基因被打開了。

Manalis說：“現(xiàn)在我們有辦法確定哪些細(xì)胞對(duì)一種特定治療沒有反應(yīng)，我們能夠分離這些細(xì)胞并分析它們以了解耐藥機(jī)制，我們?yōu)榇烁械脚d奮?！?/p>

最近在《Nature Biotechnology》發(fā)表的一篇文章中，研究人員報(bào)告了SMR裝置的一種更高吞吐量的版本，在一天的時(shí)間內(nèi)測(cè)試的數(shù)量，如果使用本研究中的設(shè)備則要花好幾個(gè)月才能完成。Manalis說，這是使該方法適用于臨床標(biāo)本的重要一步。

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