2020年10月29日 訊 /生物谷BIOON/ --近日,，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Cancer Research上題為“An Integrative Gene Expression and Mathematical Flux Balance Analysis Identifies Targetable Redox Vulnerabilities in Melanoma Cells”的研究報(bào)告中,，來(lái)自范德堡大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究識(shí)別出了一種特殊酶類，其或能在癌癥藥物療法治療時(shí)仍然保持腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng),，相關(guān)研究結(jié)果或?yàn)榭茖W(xué)家們開發(fā)新方法來(lái)阻斷癌細(xì)胞生長(zhǎng)提供新的思路和希望,。

大約在10年前，很多癌癥研究人員主要聚焦于研究癌細(xì)胞的突變以及如何關(guān)閉這些突變,，而這種專注以治療的形式得到了回報(bào),，研究人員開發(fā)的新型療法能從本質(zhì)上關(guān)閉大約在一半皮膚癌中發(fā)生突變并調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的基因的表達(dá)，然而不幸的是,，這種昂貴且艱苦的療法也有其局限性,，僅有一半的癌癥患者機(jī)體的腫瘤會(huì)消失1個(gè)月至1年時(shí)間，而存活下來(lái)的癌細(xì)胞則會(huì)促進(jìn)癌癥患者疾病復(fù)發(fā),，這種細(xì)胞對(duì)藥物會(huì)產(chǎn)生一定的耐受性,。

圖片來(lái)源：Pixabay/CC0 Public Domain

研究者Vito Quaranta說道，隨后我們開始在單一腫瘤細(xì)胞水平上來(lái)進(jìn)行研究闡明為何在BRAF抑制劑治療時(shí)會(huì)有一些腫瘤被消滅,，而其它腫瘤則毫發(fā)無(wú)損,；研究者將對(duì)基因表達(dá)和代謝組學(xué)的研究與數(shù)據(jù)科學(xué)方法相結(jié)合識(shí)別出了除遺傳學(xué)原因外，引起某些細(xì)胞對(duì)BRAF抑制劑敏感而某些細(xì)胞則不敏感的差異來(lái)源,。在解析了為何耐受性細(xì)胞會(huì)在癌癥療法中生存且會(huì)持續(xù)生長(zhǎng)的機(jī)制后,，研究人員分析了到底是哪些基準(zhǔn)代謝特征能促進(jìn)黑色素瘤細(xì)胞成為對(duì)藥物耐受性的細(xì)胞,，他們所采用的方法與以遺傳學(xué)為中心的觀點(diǎn)不同，研究者希望能以癌癥療法作為動(dòng)態(tài)學(xué)變化來(lái)進(jìn)行研究,，因?yàn)?a >腫瘤經(jīng)常會(huì)改變自己的表型,。

研究者推測(cè)，尋找差異的邏輯位置就在于在BRAF基因被抑制期間和抑制后細(xì)胞所接受的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量,，利用代謝組學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)手段來(lái)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行分類,，研究人員就發(fā)現(xiàn)，耐藥性細(xì)胞的能量來(lái)源主要圍繞氧化還原平衡和NOX5,，NOX5是一種特殊酶類,，其在對(duì)療法產(chǎn)生耐受性的黑色素瘤中水平會(huì)升高。研究者Quaranta表示,，耐藥細(xì)胞對(duì)NOX5和氧化還原平衡的依賴，就好像人們?cè)谕ｋ姇r(shí)打開一臺(tái)發(fā)電機(jī)一樣,，這種酶類也會(huì)產(chǎn)生廢物,，就好像發(fā)電機(jī)排的尾氣一樣，而半胱氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體SLC7A11所支持的增強(qiáng)抗氧化能力則有助于擺脫細(xì)胞,，如今研究人員了解了這一機(jī)制,，即該酶的弱點(diǎn)和一種精細(xì)化的通路平衡機(jī)制。

通過使用單一細(xì)胞的基因表達(dá)模式,，研究人員就能利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)理解不同細(xì)胞類型的代謝如何進(jìn)行布線,，并能幫助預(yù)測(cè)耐藥性細(xì)胞代謝所需的特定物質(zhì)是否要高于對(duì)藥物敏感的癌細(xì)胞；利用正常皮膚細(xì)胞作為基準(zhǔn),，研究人員就能將細(xì)胞分類為耐藥性細(xì)胞和敏感性細(xì)胞,，從而就能更加有針對(duì)性地對(duì)耐藥性細(xì)胞進(jìn)行研究。研究者M(jìn)cLean說道,，在過去10年里代謝組學(xué)得到了快速發(fā)展,，如今將其應(yīng)用到相關(guān)研究中研究人員就能獲得非常有影響力的結(jié)果。如今我們已經(jīng)確定了NOX5和氧化還原平衡能作為黑色素瘤得以生存和進(jìn)展的關(guān)鍵角色,，這或許就能改變整個(gè)癌癥研究界對(duì)于如何治愈癌癥的思考方式,。

由于NOX5并不存在于所有腫瘤中，而耐藥細(xì)胞中的氧化還原平衡框架則可能在其它癌癥類型中是已知的,，而具體到黑色素瘤相關(guān)的研究,，下一步研究人員將會(huì)深入研究尋找更有效的策略來(lái)追蹤NOX5，要么尋找一種方法來(lái)破壞NOX5本身,，要么尋找一種方法來(lái)抑制細(xì)胞的抗氧化能力,，而對(duì)于其它癌癥研究者而言，本文研究結(jié)果或能幫助他們識(shí)別能促進(jìn)對(duì)其它癌癥藥物產(chǎn)生耐受性的癌細(xì)胞的特殊酶類,，從而就能揭示出這些癌癥的弱點(diǎn),。另一篇發(fā)表在國(guó)際雜志Frontiers in Oncology上的研究報(bào)告中,，研究人員在全球范圍內(nèi)分析了耐藥性癌細(xì)胞的代謝組成特性，揭示了在藥物療法治療期間能促進(jìn)癌細(xì)胞持續(xù)生存的重編程過程,，同時(shí)研究人員還推測(cè),，對(duì)藥物產(chǎn)生耐受性的癌細(xì)胞或許會(huì)進(jìn)入到一種代謝的“空轉(zhuǎn)”狀態(tài)。后期研究人員還將繼續(xù)深入研究來(lái)揭示癌細(xì)胞對(duì)癌癥藥物療法產(chǎn)生耐受性的其它分子機(jī)制,，從而為開發(fā)有效的療法提供新的思路和研究基礎(chǔ),。（生物谷Bioon.com）

參考資料：

【1】B. Bishal Paudel， Joshua E. Lewis,， Keisha N. Hardeman,，et al. An Integrative Gene Expression and Mathematical Flux Balance Analysis Identifies Targetable Redox Vulnerabilities in Melanoma Cells， Cancer Research (2020). doi：10.1158/0008-5472.CAN-19-3588

【2】Dongya Jia,， B. Bishal Paudel,， Corey E. Hayford， et al. Drug-Tolerant Idling Melanoma Cells Exhibit Theory-Predicted Metabolic Low-Low Phenotype,， Frontiers in Oncology (2020). DOI：10.3389/fonc.2020.01426

【3】Research brings understanding of cellular resistance to cancer treatment,， opening doors to new cures

by Marissa Shapiro，Vanderbilt University