研究人員利用細胞自毀來治療腦腫瘤

膠質(zhì)母細胞瘤是成人中最常見的腦腫瘤類型。這種疾病是100%致命的，并且沒有治愈方法，使其成為最具侵襲性的癌癥類型。如此糟糕的預(yù)后促使研究人員和神經(jīng)外科醫(yī)生了解腫瘤的生物學，以創(chuàng)造更好的治療方法。

神經(jīng)外科助理教授、醫(yī)學博士、博士多米尼克·希金斯(DominiqueHiggins)響應(yīng)了這一號召。希金斯和哥倫比亞大學的一組研究人員發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)母細胞瘤腫瘤細胞對鐵死亡特別敏感——一種細胞死亡，可以通過從飲食中去除某些氨基酸來觸發(fā)。

“首先，我們發(fā)現(xiàn)，當我們在動物模型中去除某些氨基酸時，膠質(zhì)母細胞瘤細胞更容易死于鐵死亡，”希金斯博士說。“其次，我們發(fā)現(xiàn)去除這些氨基酸可以使我們的藥物更有效地誘導(dǎo)癌細胞發(fā)生鐵死亡。”

他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在NatureCommunications上。

Ferroptosis是一種鐵依賴性類型的“程序性細胞死亡”或?qū)е录毎鶕?jù)命令“自毀”的生物過程。除非絕對必要，否則我們的身體不需要殺死細胞，因此該過程受到某些生物機制的嚴格控制。然而，研究人員現(xiàn)在才開始理解這個過程，因為鐵死亡僅在十年前才被發(fā)現(xiàn)。

“最近發(fā)現(xiàn)的鐵死亡增加了這一切的興奮度，”北卡羅來納大學萊恩伯格綜合癌癥中心的成員希金斯說。“這確實是一個快速發(fā)展的研究機構(gòu)，我們發(fā)現(xiàn)它對許多生物過程都非常重要，而不僅僅是在癌癥中。”

每個細胞都有一定的安全特性，以防止它以不可預(yù)測的方式經(jīng)歷鐵死亡。兩種氨基酸，半胱氨酸和甲硫氨酸，對于防止該過程在細胞中啟動至關(guān)重要。我們通常通過飲食攝取這些氨基酸。

因此，希金斯的研究團隊決定將精力集中在這些組件上。

通過定制飲食剝奪動物模型的半胱氨酸和甲硫氨酸，他們發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)母細胞瘤細胞更容易死于鐵死亡。他們還發(fā)現(xiàn)，飲食使他們的化療藥物更容易引發(fā)程序性細胞死亡，這意味著非常低的劑量能夠達到比以前更有效的效果。最終，動物模型在節(jié)食后提高了存活率。

希金斯說：“現(xiàn)在，我們需要找到一種方法來通過飲食需求消除這些成分，同時仍保持患者可能具有的能量需求，尤其是癌癥患者，他們的需求與普通患者不同。”

在證明這種飲食在動物模型中有效后，希金斯正在與UNCLineberger的同事合作，為膠質(zhì)母細胞瘤患者開展一項臨床試驗。他計劃讓患者在手術(shù)前進行節(jié)食，以了解它如何影響身體和腫瘤。一旦他從大腦中移除了腫瘤，他將對其進行分析以了解腫瘤對飲食的反應(yīng)情況。

這種類型的飲食也被證明對肉瘤、肺癌和胰腺癌非常有效，因此希望這種飲食可以用于化療和/或手術(shù)以去除全身腫瘤。

Higgins還與UNCEschelman藥學院藥物工程和分子藥劑學教授兼神經(jīng)外科副教授ShawnHingtgen博士合作，研究大腦在更自然的環(huán)境中對治療的反應(yīng)。

Hingtgen是ProjectBrainslice的總資助PI，該項目是一項多機構(gòu)合作，旨在使用在腦組織切片上生長的腫瘤樣本來測試神經(jīng)療法。希金斯堅持認為，這是研究治療反應(yīng)的更好方法，而不是簡單地在塑料盤中觀察。

Brainslice項目只是UNC醫(yī)學院研究人員觸手可及的眾多不同研究工具之一。

“我們擁有許多UNC獨有的不同研究工具，這是我想來UNC的主要原因之一，”希金斯說，他于2022年秋季加入了UNC神經(jīng)外科。“就能力而言要在準確的動物模型中研究臨床問題，它是該國為數(shù)不多的擁有類似既定設(shè)置的地方之一。”

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