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脊索瘤实际上是百万分之一的癌症,几乎没有有效的治疗选择。对这种肿瘤类型背后的生物学的新认识正在带来新的机会。

根据发表在“自然医学”杂志上的一项研究,来自几个研究中心和致力于罕见癌症的非营利组织的科学家们的合作伙伴关系正在开始结出硕果。该研究-细胞系和动物模型中的遗传和小分子实验的组合-揭示了一种潜在的分子治疗方法,用于治疗脊索瘤,脊柱肿瘤,骶骨和颅底,使用间接治疗干扰这些肿瘤定义的遗传缺陷。

每年,脊索瘤出现在每百万人中的一个中。这些癌症被认为是由脊索留下的细胞产生的,胚胎中的组织杆起到了刚刚起步的脊柱的作用。脊索瘤患者通常接受手术和放射治疗,但肿瘤经常在治疗后复发。

脊索瘤和脊索细胞具有显着特征:称为brachyury的转录因子的高表达。Brachyury主要活跃于胚胎细胞,表明脊索瘤可能形成,因为当它应该保持沉默时,该因子在成体细胞中持续存在或重新激活。

然而,由于缺乏脊索瘤遗传学的系统知识,科学家们不确定brachyury真正的生物学重要性。我们需要的是脊索瘤遗传依赖性的完整列表-肿瘤需要存活的基因,这些基因代表了可以提供对癌症生物学以及易处理治疗目标更深入了解的脆弱性。

填补这一空白是布罗德研究所,贝勒医学院,德纳-法伯癌症研究所,医院和脊索瘤基金会之间关系的核心,这是一个致力于加速新脊索瘤治疗开发的非营利组织。年,该基金会与该研究的相应作者-广泛的核心研究所成员StuartSchreiber,Broad研究科学家TanazSharifnia,Baylor的CharlesLin和BroadalumJoanneKotz(现在的JnanaTherapeutics)-及其合作者系统地探测脊索瘤的生物学和揭示新的治疗可能性。

“这项工作需要跨越多个领域的专业知识:遗传学,化学,表观遗传学和脊索瘤生物学,”Sharifnia说,他在Schreiber实验室和Broad的化学生物学和治疗科学项目中工作。“我们很幸运能够让每个领域的合作者聚集在一起,为这项研究做出贡献。”

探讨脊索瘤弱点

该研究小组从一系列基于CRISPR的基因敲除筛选开始,这些测试可以测量超过18,个基因是如何单独影响两个脊索瘤细胞系的。有趣的是,数据显示脊索瘤的最大遗传依赖性是T:编码brachyury的基因。

同时,该团队在脊索瘤细胞中筛选了近种小分子化合物,寻找有关肿瘤生物学的其他提示。他们的调查中一些最有效的化合物干扰了一组转录细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)-一种帮助警察基因转录的酶-称为CDK7,CDK9,CDK12和CDK13。支持这些发现,其中三种酶的基因在脊索瘤的遗传依赖性列表中也很高。

四种突出的CDK酶在调节基因活性中发挥积极作用,并倾向于聚集在超级增强子周围和周围:大型,密集的非编码基因调控DNA簇,影响整个基因表达程序。当团队绘制脊索瘤的调控基因组时,他们确实发现了一个大的超级增强子重叠brachyury自己的基因,T。

“发现与T相关的超级增强剂是令人兴奋的,因为它揭示了脊索瘤细胞如何调节brachyury的潜在机制,”Sharifnia说。“它还让我们了解了如何将brachyury作为治疗目标。”

brachyury采取间接途径

像brachyury这样的转录因子很难直接反击。然而,脊索瘤对短尾的依赖和转录CDK酶及其解决这个关键的超增强收敛,提出了一个诱人的问题:能否转录CDK-靶向药物,其中一些已经在临床试验性治疗脊索瘤,通过保持首先产生brachyury的细胞?

细胞系和动物模型测试指出是,使用称为THZ1的化学化合物(其阻断CDK7,12和13)显着缩小脊索瘤小鼠的肿瘤。该研究结果如果在其他研究中得到验证,则表明THZ1或类似药物可能是治疗脊索瘤患者的有价值的选择。

“我们的研究为脊索瘤的生物学和脆弱性提供了第一个全面的观点,”Schreiber说。“这些见解与化学生物学的进步相结合,提供了探针化合物,我们认为这可能是治疗的有力步骤,可以使脊索瘤患者受益,特别是患有晚期疾病的患者。”

患者及其家属积极支持

Sharifnia指出,脊索瘤患者在研究的每个阶段都深入而热情地参与了团队成功的关键因素。

“这项研究是可能的,因为脊索瘤患者及其家属不仅支持这项工作,而且在我们采取的科学方向上有发言权,我们都希望能够迅速进行临床翻译,”她解释道。“他们参加了我们的科学会议,并在布罗德与我们共度时光。他们参与这个项目告诉我们科学家和病人在研究罕见癌症时会成为伟大的盟友。”

“这些结果不仅能够确切地证实brachyury是脊索瘤的致命跟腱,而且还揭示了一种有前途的方法,用已经在临床上的药物攻击它,”脊索瘤病患者,脊索瘤基金会主任,作者JoshSommer说。在自然医学论文。“这是一个充满希望的真正理由,也是为这个项目做出贡献的每个人的胜利。”

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