作者：Tierna發(fā)布日期：2018-08-09
如何確定癌細(xì)胞是否對(duì)化療藥物產(chǎn)生反應(yīng)？相信不僅醫(yī)生想知道，患者更想知道。8月7日，麻省理工學(xué)院官網(wǎng)報(bào)道了一種可“辨色識(shí)癌”的神奇?zhèn)鞲衅?mdash;—通過識(shí)別該傳感器與體內(nèi)過氧化氫反應(yīng)時(shí)的顏色就能揭示這些化療藥物的預(yù)期效果！
同日，《Nature Communications》雜志也以“Monitoring the action of redox-directed cancer therapeutics using a human peroxiredoxin-2-based probe”為題發(fā)表了這項(xiàng)新技術(shù)。
追蹤過氧化氫
癌細(xì)胞會(huì)經(jīng)常發(fā)生突變，導(dǎo)致新陳代謝失常，同時(shí)產(chǎn)生異常高的過氧化氫。一旦過氧化氫過量，就會(huì)損傷細(xì)胞，因此癌細(xì)胞變得高度依賴于清除細(xì)胞中過氧化氫的抗氧化系統(tǒng)。很多藥物研發(fā)者會(huì)基于抑制抗氧化系統(tǒng)或進(jìn)一步提高過氧化氫的產(chǎn)量進(jìn)行新藥開發(fā)。
但是據(jù)通訊作者、麻省理工學(xué)院化學(xué)工程副教授Hadley Sikes說：“臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這些藥物往往只對(duì)一些病人有效，而對(duì)其他病人無(wú)效。因此需要一種工具高效檢測(cè)哪些病人對(duì)藥物產(chǎn)生反應(yīng)，哪些不會(huì)，這樣才能提高新藥研發(fā)速度。”
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，Sikes著手設(shè)計(jì)一種傳感器，它能夠靈敏檢測(cè)人體細(xì)胞內(nèi)的過氧化氫，使科學(xué)家能夠測(cè)量細(xì)胞對(duì)這些藥物的反應(yīng)。
這一過氧化氫傳感器基于一種提取自微生物的轉(zhuǎn)錄因子，當(dāng)它們與過氧化氫反應(yīng)時(shí)會(huì)發(fā)出熒光。Sikes及其同事試圖在人類細(xì)胞中使用這些物質(zhì)，但很快發(fā)現(xiàn)它們對(duì)檢測(cè)的過氧化氫范圍不敏感，這導(dǎo)致他們開始尋找能夠完成這項(xiàng)任務(wù)的人類蛋白質(zhì)。
通過對(duì)隨著過氧化氫的增加而被氧化的人類蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種過氧化物酶，它控制著大多數(shù)人類細(xì)胞與該分子的反應(yīng)。而這種酶的功能之一正是檢測(cè)過氧化氫水平的變化。
傳感器設(shè)計(jì)（圖片來(lái)源： Nature Communications）
接下來(lái)，主要研究者Troy Langford在酶的兩端分別添加綠色和紅色兩種熒光蛋白分子，研究人員可通過向細(xì)胞發(fā)出的顏色來(lái)檢測(cè)這種轉(zhuǎn)變是否發(fā)生：如果未檢測(cè)到過氧化氫，則這種光只保持綠色；如果存在過氧化氫（即當(dāng)抗癌藥物/療法生效），傳感器結(jié)構(gòu)會(huì)隨之改變，使細(xì)胞發(fā)出紅光。
過氧化氫作用下，傳感器讓細(xì)胞發(fā)出紅光（圖片來(lái)源： Nature Communications）
成功預(yù)測(cè)
隨后，研究人員在兩種類型的人類癌細(xì)胞中測(cè)試了新傳感器：一種是他們知道對(duì)氧化還原藥物蓽茇酰胺敏感的，另一種對(duì)現(xiàn)有藥物耐受。傳感器顯示，前者細(xì)胞中的過氧化氫水平上升（呈現(xiàn)紅色），后者依舊保持綠色。
Sikes指出，未來(lái)這種傳感器有兩個(gè)主要用途：一是篩選現(xiàn)有藥物的文庫(kù)，或可能用作藥物的化合物，以確定它們是否具有增加癌細(xì)胞過氧化氫濃度的預(yù)期效果；二是在患者接受此類藥物之前對(duì)其進(jìn)行篩選，看看這些藥物是否能成功治療每個(gè)患者的腫瘤。目前他們正在試驗(yàn)這兩種方法。
參考資料：
Sensor could help doctors select effective cancer therapy
來(lái)源：生物探索
