研究院醫(yī)工所神經(jīng)工程研究中心研究組發(fā)現(xiàn)，光感基因調(diào)控技術(shù)抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤的生長增殖。
膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)病率zui高的腫瘤，占全身惡性腫瘤發(fā)病的2%-3%，其惡性程度及其致死率和致殘率均很高。傳統(tǒng)的放療、和生物治療方法等雖可以在一定程度抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤生長，但由于這些方法對膠質(zhì)瘤細胞治療無高度選擇性且副作用大等缺點，因而一種針對膠質(zhì)瘤細胞高選擇性和靶向性的干預技術(shù)不僅是針對膠質(zhì)瘤這一疾病的基礎(chǔ)研究需要，也是探索未來新的治療手段的需求。
本項研究的立足點在于：膠質(zhì)瘤細胞細胞膜的極性變化可以影響細胞內(nèi)的分子信號通路，從而在膠質(zhì)瘤的存活，生長，轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。如何實現(xiàn)地調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤細胞的膜狀態(tài)，進而靶向性的、單純的調(diào)節(jié)腫瘤細胞的分子信號傳導通路，進而實現(xiàn)調(diào)控腫瘤的增殖和分化是本項研究重點解決的問題。
為實現(xiàn)上述研究目的，研究人員將光感基因調(diào)控技術(shù)(Optogenetics, 譯為光遺傳技術(shù))運用到腫瘤生物學的研究中。他們首先將光基因(ChETA)轉(zhuǎn)染到神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞系和原代膠質(zhì)瘤細胞，通過藍光來精細調(diào)控膠質(zhì)瘤細胞膜電shengli特性，發(fā)現(xiàn)光照射可以選擇性地顯著降低膠質(zhì)瘤細胞的存活率。
進一步分析發(fā)現(xiàn)，藍光照射可以干擾膠質(zhì)瘤的細胞周期分布，抑制細胞周期因子表達和DNA的合成并明顯增加線粒體依賴性的細胞凋亡，表現(xiàn)為膠質(zhì)瘤細胞線粒體膜電位的降低和細胞色素c的增加。動物在體實驗顯示：藍光照射后可以明顯抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤的增長速度;將光基因轉(zhuǎn)染到顱內(nèi)原位的神經(jīng)膠質(zhì)瘤組織，并采用藍光照射后可以抑制腫瘤的原位生長并顯著提高荷瘤小鼠的存活率。進一步分析發(fā)現(xiàn)光照射可以抑制膠質(zhì)瘤細胞的在體增殖，促進凋亡的神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞數(shù)量增多。
體外和動物在體的一系列實驗研究表明：通過光感基因調(diào)控技術(shù)，可以調(diào)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞的膜電shengli特性，從而進一步抑制膠質(zhì)瘤細胞的生長增殖和促進腫瘤細胞凋亡。在此項目中，通過與北京天壇醫(yī)院江濤課題組合作，在上實現(xiàn)了光敏感基因在人體來源的膠質(zhì)瘤細胞中的功能性表達和光調(diào)控下電活動的記錄。
本項研究解析了光感基因調(diào)控對神經(jīng)膠質(zhì)瘤增殖的影響效果及其分子機制，以及光感基因調(diào)控對皮下和原位顱腔神經(jīng)膠質(zhì)瘤生長的作用效果及其可能機制;探索了一條應用光感基因神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在腫瘤發(fā)生、調(diào)控和干預機制研究中應用的新思路;還建立并完善了一套較為完整的可應用于動物體內(nèi)、體外光刺激的技術(shù)平臺和科研裝置研發(fā)平臺。此項研究不僅對神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞生物學研究提供了新的研究途徑，還將為研究腫瘤細胞的細胞膜特征以及細胞內(nèi)離子變化對腫瘤增殖、凋亡的作用機制研究開辟了一個新的窗口。
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