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Nat Biotech:MIT研究者借鉴“抗生素敏感性试验”,发现抗癌药物筛选新策略

2016/10/12 来源:生物探索
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导读
众所周知,为癌症患者选择最好的治疗方式不是一门精准的科学。不过好消息是,近日MIT和丹娜-法伯癌症研究所的科研人员开发出一种新颖的方法,旨在测试肿瘤药物的药敏性,这将成为抗癌药物筛选新策略。

科学家在患者身上测试治疗白血病药物的敏感性

10月10日,在线发表在《自然生物技术》(Nature Biotechnology)上的一项研究揭示:科学家开发出一种新颖的方法,来测试肿瘤药物的敏感性。据悉,这是一种可以测量单个细胞的装置,基于药物如何影响癌细胞的增长率,来预测某种特定的药物是否会杀死肿瘤细胞。

众所周知,为癌症患者选择最好的治疗方式不是一门精准的科学,药物在一部分患者身上起作用却未必在另一些患者身上有效;有时候,即使一开始肿瘤对部分药物敏感,但最后也可能产生耐药性。

尽管全世界都在呼吁推出“肿瘤患者的个性化治疗”,但是真正落到实处的技术凤毛麟角。不过,近日来自麻省理工学院(MIT)和丹娜-法伯癌症研究所(Dana-Farber Cancer Institute)的研究人员已经开发出一种新颖的方法来测试肿瘤药物的药敏性。 

目前,研究者已经在恶性程度最高的脑癌——胶质母细胞瘤以及血液癌症“急性淋巴细胞白血病”上测试了他们的技术,并将成果发表在10月10日的《自然生物技术》上。

研究论文的资深作者之一、拥有Andrew and Erna Viterbi主席头衔的MIT教授Scott Manalis表示,他们已经开发出一种功能分析, 可以测量个体细胞的药物反应,通过测序分析测试细胞的生存能力。

此外,丹娜-法伯癌症研究所的David Weinstock和Keith Ligon也是文章的通讯作者。文章的主要作者是前MIT研究生、现任丹娜-法伯癌症研究所助理科学家Mark Stevens,MIT研究生Nigel Chou、丹娜-法伯癌症研究所博士后Cecile Maire和Mark Murakami。

测试细胞生长(Measuring cell growth)

近年来,科学家一直试图在肿瘤内鉴别遗传标记物,以便于对患者采取有针对性、且敏感的抗癌药物。然而截止至目前,只有一小部分的癌症具有标志物,即使基于它们有一个预测测试,但他们并不能准确地针对所有癌症患者。

麻省理工学院和丹娜-法伯癌症研究所采取了不同的方法,部分测试的灵感来源于几十年前,医生如何选择抗生素治疗细菌感染。

抗生素敏感性试验主要包括以下步骤:从患者身上分离出细菌后,将它们暴露于不同种类的抗生素中,并观察是否细菌生长或死亡。将同样的方法类比到癌症上,即科学家需要一种方法来快速测量细胞对药物的反应,并且只采用有限数量的细胞。

在过去的几年里,Manalis实验室曾开发出一种叫做“暂停微通道谐振器”(suspended microchannel resonator,SMR)的设备,可以大规模地测量细胞,比其他任何技术要准确10到100倍,这使得研究人员能够在短时间内精确地计算出单个细胞的生长速率。


在这项研究中,Manalis实验室与丹娜-法伯癌症研究所合作,以确定药物敏感性是否可以通过药物暴露后测量癌细胞增长来预测。

团队分析了不同亚型的胶质母细胞瘤和白血病细胞,它们以前特定的治疗方法敏感或者拮抗。以胶质母细胞瘤为例,治疗药物被称为“MDM2抑制剂”;治疗急性淋巴细胞性白血病的药物则被称为“BCR-ABL抑制剂”。

当癌细胞在相应药物环境中暴露15小时后,研究人员开始测量细胞的增长速度。每个细胞在每个周期(15到20分钟)测量数次后,研究人员拥有足够的数据来计算质量累积率。结果发现,容易受到给定疗法影响的细胞影,他们积累的质量发生了变化;而耐药细胞持续增长似乎不受影响。

Stevens表示,他们能够证实:由于细胞产生耐药性,其增长率下降,细胞对治疗敏感反应显著降低。不过因为细胞还活着,后续还可以对相同的细胞进行测试。这种技术的一个主要优点是:它可以用非常少量的细胞。

在白血病细胞的实验中,研究人员发现他们可以得到准确结果的微小液滴血液含有大约1000个癌细胞。因此该技术的另一个优势是小细胞群的变化速度是可以衡量的,可针对不同的癌细胞采用不同的监控方法来判断其对药物的反应。

并没有参与这项研究的Letai表示,这个系统是适合进行快速测量,期待着看到他们把这个应用到更多的癌症和许多更多的药物。

认知抗性(Understanding resistance)

目前,研究人员正在使用这种技术来测试细胞的敏感性,然后分离细胞、测试RNA序列,并揭示哪些基因是启动的。

Manalis表示,现在他们有一种方法来识别细胞对给定的治疗的不响应,分离这些细胞并分析它们的抵抗机制让人兴奋。

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