Nature子刊：華人科學家給癌細胞「貼標籤」，助力靶向治療

近日，來自伊利諾伊大學香檳分校和中國的研究中心組成的研究小組發明了一種新方法，標記那些缺乏合適受體，難以進行靶向治療的癌細胞。研究人員已經在細胞和小鼠中測試了這種新方法，該方法可能對那些目前反應較差的癌症靶向治療，如三陰性乳腺癌提供新的治療方法。這一研究發表於2月13日的Nature Chemical Biology。

靶向癌症治療是指特異性地針對涉及癌症生長，發展和擴散的分子的治療方式。它們屬於一個相對較新的領域，被稱為精準醫療。靶向癌症治療和傳統化療之間存在若干差異，其中最主要的差異就是大多數化療作用於所有快速分裂的細胞，其中也包括健康細胞。靶向癌症治療旨在挑出癌細胞並避免健康細胞受到傷害。為了做到這一點，研究人員必須找到能夠區分特定腫瘤細胞與健康細胞的特徵，使得治療可以特異性地靶向作用於那些特徵。

可以將癌細胞與健康細胞區分開的一個特徵是細胞表面受體，這種表面受體突出在細胞外部，在細胞與其環境之間的信號轉導過程中扮演重要角色。科學家可以設計出能夠特異性識別癌細胞上表面受體的抗體，並將治療藥物或者顯像劑送至目標位置。

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一些癌細胞缺乏合適的表面受體

然而，一些癌症難以以這種方式區分，因為它們缺乏合適的表面受體。其中一種癌症就是三陰性乳腺癌。這種癌症的腫瘤細胞缺乏已知驅動大多數乳腺癌生長的三種最常見的受體：雌激素受體，孕酮受體和人表皮生長因子受體2（HER2），這使得這種侵襲性的癌症難以治療，存活率較低。

既然這些癌細胞缺乏表面受體難以識別，那麼我們是否可以人為地給它們「打上標籤呢」？伊利諾伊材料科學與工程系、生物工程系教授Jianjun Cheng教授及其團隊就想到這麼一個方法——在這些癌細胞表面創造一個獨特的人工受體。

為代謝標記設計小分子糖 圖片來源：參考文獻

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人工受體可以提高靶向治療特異性

Cheng教授及同事發現了一種將特定分子插入癌細胞的方法，從而使癌細胞代謝生成細胞表面受體，而不影響健康細胞。這些分子屬於一類被稱為疊氮化物的小分子糖。癌細胞代謝這些分子並在細胞表面表達它們，然後被另一種名為DBCO的分子特異性作用，正如Cheng教授解釋的：「它們就像鑰匙與鎖，特異性很高，DBCO和疊氮化物以高度的特異性相互反應。我們稱之為點擊化學（Click chemistry），其中一個關鍵問題是，如何把疊氮化物放在腫瘤細胞表面？」

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如何只讓癌細胞貼上標籤？

為了確保疊氮化物僅由癌細胞表達，研究人員將一個化學基團連接到疊氮化物上，只有癌細胞中的酶才可以將其移除。經過修飾的疊氮化物僅存在於健康組織。但是，在腫瘤細胞中，酶可以消化掉連接在疊氮化物上的基團，並表達作為細胞表面受體的疊氮化物，使它們能夠特異性地結合DBCO，後者可以用於遞送癌症藥物或顯像劑。

在驗證該方法在實驗室培養細胞中起作用後，研究團隊在具有三陰性乳腺癌，結腸癌和轉移性乳腺癌腫瘤的小鼠中也測試了這種方法，並且他們發現與其他類型的組織相比，腫瘤能夠表達非常強的信號。Cheng教授表示：「我們首次在體內用小分子糖標記並靶向作用腫瘤，並且我們使用癌細胞自身的內部機制來實現這一過程。」

研究作者簡介：

圖片來源： Engineering at Illinois

Jianjun Cheng教授1993獲得中國南開大學有機化學學士學位，於2001年在美國加州大學聖芭芭拉分校(University of California, Santa Barbara)獲得博士學位，2005年加入美國伊利諾伊大學香檳分校。他長期從事抗癌藥物方面的研究並致力於將研究成果轉化為應用，其中一種治療癌症的藥物輸送技術已經進入臨床二期試驗。Jianjun Cheng教授是Biomaterials Science雜誌的副主編，近年來在Nature Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、PNAS等雜誌上發表論文50餘篇。

參考資料：

Cancer: New method tags elusive tumors for targeted therapy

Selective in vivo metabolic cell-labeling-mediated cancer targeting

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