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技術(shù)文章

光遺傳學(xué)技術(shù)破解癌癥增殖機(jī)制

閱讀:782發(fā)布時(shí)間:2013-11-14

近日,Nature Publishing Group (NPG)下的學(xué)術(shù)期刊 Cell Death & Disease (2012 影響因子6.044;35/184 Cell Biology) 發(fā)表了*深圳*技術(shù)研究院醫(yī)工所神經(jīng)工程研究中心王立平及楊帆、屠潔、潘建青、羅慧莉等研究組成員的成果:光感基因調(diào)控技術(shù)抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤的生長增殖。

  膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)病率zui高的腫瘤,占全身惡性腫瘤發(fā)病的2%-3%,其惡性程度及其致死率和致殘率均很高。傳統(tǒng)的放療、*和生物治療方法等雖可以在一定程度抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤生長,但由于這些方法對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞治療無高度選擇性且副作用大等缺點(diǎn),因而一種針對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞高選擇性和靶向性的干預(yù)技術(shù)不僅是針對(duì)膠質(zhì)瘤這一疾病的基礎(chǔ)研究需要,也是探索未來新的治療手段的需求。

  這項(xiàng)研究的立足點(diǎn)在于:膠質(zhì)瘤細(xì)胞細(xì)胞膜的極性變化可以影響細(xì)胞內(nèi)的分子信號(hào)通路,從而在膠質(zhì)瘤的存活,生長,轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。如何實(shí)現(xiàn)地調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的膜狀態(tài),進(jìn)而靶向性的、單純的調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的分子信號(hào)傳導(dǎo)通路,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)控腫瘤的增殖和分化是本項(xiàng)研究重點(diǎn)解決的問題。

  為實(shí)現(xiàn)上述研究目的,楊帆、屠潔等將光感基因調(diào)控技術(shù)(Optogenetics, 譯為光遺傳技術(shù))運(yùn)用到腫瘤生物學(xué)的研究中。他們首先將光基因(ChETA)轉(zhuǎn)染到神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞系和原代膠質(zhì)瘤細(xì)胞,通過藍(lán)光來精細(xì)調(diào)控膠質(zhì)瘤細(xì)胞膜電生理特性,發(fā)現(xiàn)光照射可以選擇性地顯著降低膠質(zhì)瘤細(xì)胞的存活率。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),藍(lán)光照射可以干擾膠質(zhì)瘤的細(xì)胞周期分布,抑制細(xì)胞周期因子表達(dá)和DNA的合成并明顯增加線粒體依賴性的細(xì)胞凋亡,表現(xiàn)為膠質(zhì)瘤細(xì)胞線粒體膜電位的降低和*的增加。動(dòng)物在體實(shí)驗(yàn)顯示:藍(lán)光照射后可以明顯抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤的增長速度;將光基因轉(zhuǎn)染到顱內(nèi)原位的神經(jīng)膠質(zhì)瘤組織,并采用藍(lán)光照射后可以抑制腫瘤的原位生長并顯著提高荷瘤小鼠的存活率。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)光照射可以抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的在體增殖,促進(jìn)凋亡的神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞數(shù)量增多。

  體外和動(dòng)物在體的一系列實(shí)驗(yàn)研究表明:通過光感基因調(diào)控技術(shù),可以調(diào)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的膜電生理特性,從而進(jìn)一步抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長增殖和促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。在此項(xiàng)目中,通過與北京天壇醫(yī)院江濤課題組合作,在上實(shí)現(xiàn)了光敏感基因在人體來源的膠質(zhì)瘤細(xì)胞中的功能性表達(dá)和光調(diào)控下電活動(dòng)的記錄。

  這項(xiàng)研究解析了光感基因調(diào)控對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)瘤增殖的影響效果及其分子機(jī)制,以及光感基因調(diào)控對(duì)皮下和原位顱腔神經(jīng)膠質(zhì)瘤生長的作用效果及其可能機(jī)制;探索了一條應(yīng)用光感基因神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在腫瘤發(fā)生、調(diào)控和干預(yù)機(jī)制研究中應(yīng)用的新思路;還建立并完善了一套較為完整的可應(yīng)用于動(dòng)物體內(nèi)、體外光刺激的技術(shù)平臺(tái)和科研裝置研發(fā)平臺(tái)。此項(xiàng)研究不僅對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞生物學(xué)研究提供了新的研究途徑,還將為研究腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜特征以及細(xì)胞內(nèi)離子變化對(duì)腫瘤增殖、凋亡的作用機(jī)制研究開辟了一個(gè)新的窗口。


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