創新性的水凝膠可快速將癌細胞還原為癌症幹細胞

北海道大學開發的一種水凝膠（一種軟物質）在24小時內成功地將6種不同型別的人類癌症的癌細胞還原為癌症幹細胞。這可能帶來抗癌幹細胞藥物和個性化藥物的開發進展。北海道大學和國立癌症中心研究所的研究人員在《自然生物醫學工程》雜誌上報告說，

一種創新的水凝膠--稱為雙網路(DN)凝膠--可以將分化的癌細胞迅速還原為癌症幹細胞。

這種水凝膠可用於幫助開發新的癌症療法和針對癌症幹細胞的個性化藥物。癌症是發達國家的主要死因，全球每年有超過860萬人死於癌症。儘管治療方法不斷進步，但晚期癌症患者的5年生存率仍然很低。其中一個原因是癌症組織中含有癌症幹細胞，這些細胞對化療和放療有抵抗力。這些細胞會以 “根”的形式隱藏起來，或者在體內迴圈，導致癌症復發。

“癌症幹細胞是抗癌藥物的主要靶點，但由於它們在癌症組織中存在的數量非常少，因此難以識別。”北海道大學醫學部的田中伸彌教授解釋說。“瞭解癌症幹細胞的分子機制對於開發更好的癌症治療方法至關重要。”

癌症幹細胞需要一個非常特殊的微環境。在這項研究中，研究小組調查了他們的DN凝膠是否可以重新創造合適的條件來誘導癌症幹細胞。DN凝膠由兩種化學物質組成的網路，並加入了大量的水，使其具有類似生物組織的軟、溼特性。

在研究中，DN凝膠在短短24小時內就將6種不同的人類癌症細胞系——腦癌、子宮癌、肺癌、結腸癌、膀胱癌和肉瘤的分化癌細胞迅速重程式設計為癌症幹細胞。癌細胞被放置在DN凝膠上後，它們開始形成球形結構，併產生已知是癌症幹細胞標記的特定分子，如SOX2和Oct3/4，又名山中因子，它以諾貝爾獎得主的名字命名，表明它們已經被重新程式設計。

研究人員還發現了一些參與癌細胞重程式設計的分子機制。他們發現，鈣通道受體和蛋白骨素是誘導癌症幹細胞的關鍵。他們還發現，來自患者的腦癌細胞在DN凝膠上培養後，產生了名為血小板衍生生長因子受體的受體。透過新增這些受體的分子抑制劑，他們能夠靶向性地消滅癌症幹細胞，這說明DN凝膠可以用來選擇治療藥物。此外，他們還發現，在DN凝膠上培養的腦癌細胞移植到小鼠腦中時，能有效地形成腫瘤。

這項研究為研究能夠針對癌症幹細胞的藥物鋪平了道路。“未來，DN凝膠可用於加強癌細胞型別診斷和生產個性化藥物，從而改善癌症患者的預後。”田中伸彌說。