ACS Cent Sci：一種新型分子探針讓癌症幹細胞無處可逃

來源：生物谷，版權歸原作者所有

2018年8月8日/生物谷BIOON/---在治療原發性腫瘤後，癌症幹細胞仍然可能潛伏在體內，作好轉移到身體其他部位的準備並以更具侵襲性和抵抗治療的形式導致癌症複發。在一項新的研究中，來自美國伊利諾伊大學香檳分校的研究人員開發出一種分子探針來找出這些難以捉摸的癌症幹細胞並照亮它們，這樣不僅能夠在體外的細胞培養物中而且也能夠在天然環境---身體---中鑒定、追蹤和研究它們。他們描述了利用這種分子探針在多種人癌細胞系的體外培養物中和活小鼠體內鑒定出癌症幹細胞的有效性。相關研究結果於2018年7月25日在線發表在ACS Central Science期刊上，論文標題為「Surveillance of Cancer Stem Cell Plasticity Using an Isoform-Selective Fluorescent Probe for Aldehyde Dehydrogenase 1A1」。

圖片來自ACS Central Science, doi:10.1021/acscentsci.8b00313。

論文通信作者、伊利諾伊大學香檳分校化學教授Jefferson Chan說，「這真地是首次能夠在癌症幹細胞存在的複雜環境中觀察到它們---不僅僅是在體外的細胞培養物或者人工腫瘤微環境中。觀察到它們是理解它們的第一步。如今，我們能夠觀察到它們潛藏在何處，隨著疾病的進展，它們如何發生變化，或者當進行治療時，它們如何作出反應。」

Chan說，儘管其他的商業試劑可用來對癌症幹細胞進行標記，但是它們的應用是有限的。一些試劑無法區分活細胞和死細胞，其他的一些試劑可能錯誤地結合到錯誤的靶細胞上。作為一類最為流行的商業試劑，與細胞表面上的標誌物相結合的抗體是細胞類型特異性的，但是它們較大的尺寸能夠阻止它們進入癌症幹細胞通常潛藏的狹小空間中。Chan說，所有這些試劑都是針對體外的細胞培養物或人工腫瘤環境而被設計出來的，但是細胞培養物和人工腫瘤環境都缺乏整個身體的複雜性。

相反，這種被稱作AlDeSense的新型分子探針是一種小分子，可與癌細胞中的一種與乾性(stemness)性質相關的酶---乙醛脫氫酶1A1(ALDH1A1)---相結合。僅當這種分子探針與ALDH1A1發生反應時，它會被激活，從而釋放出熒光信號。癌症幹細胞會產生高濃度的ALDH1A1。

在一系列實驗中，Chan團隊發現這種酶似乎是許多癌症類型中的一種乾性標誌物，這就表明AlDeSense可能廣泛地應用於臨床成像。當然，隨著癌症幹細胞的分化，這種標誌物會消失掉。

這些研究人員證實AlDeSense可與兩種主要的細胞技術---流式細胞術和共聚焦成像---相兼容。Chan團隊隨後與伊利諾伊大學香檳分校獸醫臨床醫學教授Timothy Fan合作，在從接受活組織檢查的小鼠體內切除的組織中和活的患有轉移性腫瘤的小鼠體內尋找和追蹤癌症幹細胞。

能夠發現和追蹤體內的癌症幹細胞和它們的幹細胞狀態允許這些研究人員追蹤注射到腫瘤中的癌症幹細胞在小鼠體內的擴散，這有助解答關於癌症幹細胞行為的一些基本問題。

Chan說，「在這項研究之前，沒有人知道注射癌症幹細胞和切除腫瘤之間會發生什麼。有很多模型假設癌症幹細胞如何分化和生長，但相關的實驗數據是有限的。通過這項研究，我們能夠觀察到這種乾性在癌症幹細胞群體中得到維持，即使在它們轉移後也是如此。體內的環境有一些支持幹細胞特徵的東西。通過AlDeSense，我們如今能夠分析這種環境。」

接下來，這些研究人員正在評估利用AlDeSense追蹤腫瘤中的癌症幹細胞群體是否能夠預測患有淋巴瘤的狗的預後。他們還致力於讓這種分子探針具有其他的功能，比如選擇性殺死癌症幹細胞的能力。

Chan說，「我們追求的另一件事是篩選能夠通過靶向這種酶來殺死癌症幹細胞的抑製劑或藥物。鑒於我們知道我們的分子探針僅與一種靶標發生相互作用，我們就能夠使用它來尋找能夠抑制這種酶的藥物並在細胞培養物和活體動物中加以驗證。」

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