新型非侵入性疗法可预防小鼠乳腺癌形成
哈佛大学威斯生物激励工程研究所的研究人员领导的一个多机构研究小组1月1日在《柳叶刀》杂志上报道，一种新的乳腺癌治疗方法，可以部分逆转培养的乳腺肿瘤细胞的癌变状态，并阻止小鼠的癌症发展，有一天可能提供一种新的方法来治疗早期乳腺癌，而不需要依靠手术、化疗或放疗科学转化医学．
这种疗法是通过对基因网络进行逆向工程来进行识别的一项复杂努力而产生的基因导致癌症。同样的策略可能导致许多新的疗法，使目前药物无法阻止的致癌基因失效，它也可以用于寻找其他疾病的疗法。
“这些发现为有癌症遗传倾向的患者提供了治疗的可能，这可能改变人们的生活，缓解巨大的焦虑，”威斯研究所创始主任、医学博士、博士唐·英格伯(Don Ingber)说。“我们的想法是尽早开始服用，并在一生中持续治疗，以防止癌症的发展或进展。”Ingber还是波士顿儿童医院和哈佛医学院的Judah Folkman血管生物学教授，以及哈佛工程与应用科学学院的生物工程教授。
通过乳房自检、乳房x光、核磁共振和基因检测，越来越多的女性正在接受早期检查，以发现癌前乳腺组织。这种早期诊断可能会挽救生命;然而，这些病变很少会变成肿瘤，医生也没有很好的方法预测哪些会变成肿瘤。因此，许多目前正在接受手术、化疗和放疗的妇女可能永远不会患上这种疾病。更有甚者，有些女性有很高的遗传风险乳腺癌都选择了先发制人的乳房切除术。
一种治愈而不是杀死癌变组织的疗法可能会帮助所有这些患者，以及患有这种疾病的男性。但迄今为止，阻止癌细胞的唯一方法是杀死它们。不幸的是，实现这一目标的治疗方法，包括手术、化疗和放疗，往往会损害健康组织，造成严重的副作用。
Wyss研究所的研究人员认为，他们可以通过发现导致乳腺癌的新基因，并开发靶向基因疗法来阻止它们，从而做得更好。首先，他们必须从细胞中随时活跃的数千个基因中找出罪魁祸首。分子生物学家通常通过关联定罪这些罪犯;例如，在寻找致癌基因时，他们寻找的是随着癌症发展而变得活跃的单个基因。但由于细胞中的基因在复杂的网络中工作，这种方法导致了一些错误的定罪，无辜的基因被指为他们没有犯下的罪行。
为了提高找到真正罪魁祸首的几率，Ingber与Wyss研究所核心教员Jim Collins博士合作，Jim Collins博士是系统生物学专家，他开发了一种复杂的数学和计算方法来逆向工程细菌基因网络。Collins是Wyss生物激励工程研究所的核心教师，也是波士顿大学William F. Warren特聘教授，领导合成生物学中心。
首先，胡力博士，前Wyss研究所博士后，现为梅奥诊所系统药理学助理教授，首次将计算网络应用于更复杂的小鼠和人类基因网络。经过改进的方法帮助科学家们发现了100多个基因，这些基因在乳腺的乳管细胞开始过度生长之前起了可疑的作用。研究小组将他们的列表缩小到6个可以开启或关闭其他基因的基因，然后进一步缩小到一个名为HoxA1的基因，该基因与癌症的统计联系最强。
研究人员想知道，阻断HoxA1基因是否能逆转实验室培养的小鼠乳管细胞中的癌症。Amy Brock博士，前Wyss研究所博士后，现任德克萨斯大学奥斯汀分校生物医学工程助理教授，在一种营养丰富、组织友好的凝胶中培养了健康的小鼠或人类乳腺细胞。健康细胞在凝胶中形成了类似于正常乳管的中空细胞球。但相比之下，癌细胞聚集在一起，形成固体的肿瘤样球体。
布洛克用一种叫做小干扰RNA (siRNA)的短段RNA来治疗癌细胞，这种RNA只阻断HoxA1基因。这些细胞逆转了恶性肿瘤的进程，停止了失控的生长，并像健康细胞一样形成空心球。更重要的是，它们的分化就像在健康组织中生长一样。
siRNA疗法还阻止了一组小鼠的乳腺癌，这些小鼠的基因工程使其拥有一种导致所有小鼠都患上癌症的基因。Wyss团队与Michael Goldberg博士合作，他是哈佛医学院和Dana-Farber癌症研究所微生物学和免疫生物学的助理教授，利用他开发的一种新方法有效地传递siRNA。
他们将siRNA装入称为脂质体的纳米颗粒中，使基因在体内沉默数周。然后他们做了一件不寻常的事:他们将这些纳米颗粒通过乳头直接注射到易患癌症小鼠的乳管中，使用的是Ingber团队的博士后Silva Krause博士开发的一种新方法。这一点很重要，因为排列乳腺导管的细胞就是在小鼠和人类中形成乳腺肿瘤的细胞。
几个星期过去了，布洛克和克劳斯在一旁看着。接受治疗的小鼠保持健康，而未接受治疗的小鼠患上了乳腺癌。“没有顿悟的时刻，”布洛克说。布洛克说:“但在足够的证据积累之后，你会转向彼此，说这确实在起作用。”
Collins说:“我们很高兴能够对哺乳动物的基因网络进行逆向工程，以确定关键的致病基因，我们希望我们的方法能够帮助发现许多难以治疗的癌症的新药靶点。”
事实上，这项工作不仅在乳腺领域具有里程碑式的意义癌症他说:“这是一项研究，但在系统生物学方面。”“结合计算、工程和生物学方法，我们找到了一种识别预防药物的新方法癌症的发展和发展。”
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