膠質(zhì)母細(xì)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(xué),以創(chuàng)造更好的治療方法。
神經(jīng)外科助理教授、醫(yī)學(xué)博士、博士多米尼克·希金斯(DominiqueHiggins)響應(yīng)了這一號(hào)召。希金斯和哥倫比亞大學(xué)的一組研究人員發(fā)現(xiàn),膠質(zhì)母細(xì)胞瘤腫瘤細(xì)胞對(duì)鐵死亡特別敏感——一種細(xì)胞死亡,可以通過(guò)從飲食中去除某些氨基酸來(lái)觸發(fā)。
“首先,我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)我們?cè)趧?dòng)物模型中去除某些氨基酸時(shí),膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞更容易死于鐵死亡,”希金斯博士說(shuō)。“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(xì)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(xì)胞死亡”或?qū)е录?xì)胞根據(jù)命令“自毀”的生物過(guò)程。除非絕對(duì)必要,否則我們的身體不需要?dú)⑺兰?xì)胞,因此該過(guò)程受到某些生物機(jī)制的嚴(yán)格控制。然而,研究人員現(xiàn)在才開始理解這個(gè)過(guò)程,因?yàn)殍F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(lái)納大學(xué)萊恩伯格綜合癌癥中心的成員希金斯說(shuō)。“這確實(shí)是一個(gè)快速發(fā)展的研究機(jī)構(gòu),我們發(fā)現(xiàn)它對(duì)許多生物過(guò)程都非常重要,而不僅僅是在癌癥中。”
每個(gè)細(xì)胞都有一定的安全特性,以防止它以不可預(yù)測(cè)的方式經(jīng)歷鐵死亡。兩種氨基酸,半胱氨酸和甲硫氨酸,對(duì)于防止該過(guò)程在細(xì)胞中啟動(dòng)至關(guān)重要。我們通常通過(guò)飲食攝取這些氨基酸。
因此,希金斯的研究團(tuán)隊(duì)決定將精力集中在這些組件上。
通過(guò)定制飲食剝奪動(dòng)物模型的半胱氨酸和甲硫氨酸,他們發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)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(xì)胞死亡,這意味著非常低的劑量能夠達(dá)到比以前更有效的效果。最終,動(dòng)物模型在節(jié)食后提高了存活率。
希金斯說(shuō):“現(xiàn)在,我們需要找到一種方法來(lái)通過(guò)飲食需求消除這些成分,同時(shí)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(dòng)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(xì)胞瘤患者開展一項(xiàng)臨床試驗(yàn)。他計(jì)劃讓患者在手術(shù)前進(jìn)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(duì)其進(jìn)行分析以了解腫瘤對(duì)飲食的反應(yīng)情況。
這種類型的飲食也被證明對(duì)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(xué)院藥物工程和分子藥劑學(xué)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(duì)治療的反應(yīng)。
Hingtgen是ProjectBrainslice的總資助PI,該項(xiàng)目是一項(xiàng)多機(jī)構(gòu)合作,旨在使用在腦組織切片上生長(zhǎng)的腫瘤樣本來(lái)測(cè)試神經(jīng)療法。希金斯堅(jiān)持認(rèn)為,這是研究治療反應(yīng)的更好方法,而不是簡(jiǎn)單地在塑料盤中觀察。
Brainslice項(xiàng)目只是UNC醫(yī)學(xué)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(dú)有的不同研究工具,這是我想來(lái)UNC的主要原因之一,”希金斯說(shuō),他于2022年秋季加入了UNC神經(jīng)外科。“就能力而言要在準(zhǔn)確的動(dòng)物模型中研究臨床問(wèn)題,它是該國(guó)為數(shù)不多的擁有類似既定設(shè)置的地方之一。”
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