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条件性小RNAs选择性杀伤癌症细胞

2010年09月13日 浏览量: 评论(0) 来源:生物通 作者:admin 责任编辑:lwc
摘要:如果癌症治疗能像计算机程序那样,根据条件执行任务,结果会怎样呢?物理学家组织网近日报道,加州理工学院的研究人员开发出一种小条件性RNA(核糖核酸)分子,它可以按照“如果……只有……才……”的逻辑命令来杀死变异细胞,极大程度地减轻了癌症治疗的副作用,研究论文发表在9月6日的美国《国家科学院院刊》上。

    癌症的发生通常是由环境因素和遗传因素共同作用引起的,每一个个体都具有其独特性,针对不同的患者实施个体化治疗,选择对患者最有效的药物治疗是癌症治疗的新方向。常规的化学疗法是利用一种或多种药物,假定这些药物能够“诊断”并“治疗”癌症细胞。化学疗法因为不具备完全的选择性而存在有许多副作用。例如一种靶向快速生长的肿瘤细胞的药物通常会导致脱发,这是因为毛囊细胞也是身体内快速生长的细胞之一。当它也具备药物识别的某一特性时,药物就会发生诊断错误。

    研究者们期待癌症治疗能像计算机程序一样基于条件状态发挥作用。当细胞被诊断为存在突变时,治疗发挥杀伤作用,特异性消灭缺陷细胞,真正地减少不必要的副作用。

    新研究工作是分子编程计划的一部分,分子编程计划的目的之一就是了解分子保存和处理信息的方式,并实际地利用这些信息。在国家科学基金(NSF)计算机、信息科学、工程学部资金资助下,加利福尼亚科技研究所的研究人员成功制造了一种条件性小RNA分子可将诊断和治疗步骤分离开来。论文发表在《PNAS》杂志上。

    “这些分子能够检测到癌症细胞中的突变,然后改变构象激活癌症细胞治疗反应,但是在缺乏癌症突变的细胞中则不会发挥效应,”第一作者Niles  Pierce说。

    RNA可被视作是一种相对不稳定的DNA的副本,它储存着着身体中几乎每个细胞全基因组的遗传信息。如果我们将DNA视为一种可储存信息的计算机硬盘,RNA则更像随机存取存储器(RAM)以一种不稳定的形式随机存取信息。

    RNAs在细胞中执行各种功能,它作为信使可在任何时候改变和监控细胞内基因的表达。小RNAs是一种特殊的RNAs,通常长度不超过30个碱基。在多种维持生命的生理过程发挥重要作用。Pierce和他的同事们通过模拟细胞中天然存在的小RNAs开发出两种独特的小RNAs。因为这些分子与天然存在的小RNAs非常相似,研究者希望这样能够减少一些副作用。

    “通过将诊断和治疗分离开,我们能够制造出高度选择并高效杀死癌症细胞的分子,”Pierce说:“从理论上看条件性小RNAs有潜力改变癌症治疗的方式。我们仍然需要进行更多的研究以确定它是否能在患者中实现。”

    特异性治疗涉及两种不同的小RNAs。当发现癌症突变时第一种小RNA发生构象改变,释放出隐藏在分子内的阳性“诊断”信号。一旦第一种小RNA被打开,第二个小RNA就会与它结合,开始发生链式反应。这些RNA小分子相互结合延长生成一条长链。长链将激活细胞启动病毒入侵时的自毁程序。

    研究人员证实这种方法能够以一种识别特异性突变的方式有效地抑制实验室培养的人脑癌、前列腺癌和骨癌细胞。他们还将开展进一步的实验确定其是否在更广的范围发挥效应。

                                                  (摘自:生物通)

    如果癌症治疗能像计算机程序那样,根据条件执行任务,结果会怎样呢?物理学家组织网近日报道,加州理工学院的研究人员开发出一种小条件性RNA(核糖核酸)分子,它可以按照“如果……只有……才……”的逻辑命令来杀死变异细胞,极大程度地减轻了癌症治疗的副作用,研究论文发表在9月6日的美国《国家科学院院刊》上。

    癌症是环境和遗传因素双重作用的“产儿”,且每种癌症都很独特,所以很难治疗。传统化疗是通过假定一种或者多种药物既能识别,又能杀死癌细胞来治疗癌症的。而事实上,药物的选择性很有限,化疗还会带来很多副作用,比如经常服用一种瞄准快速增生的肿瘤细胞的化疗药物会导致脱发,因为头发毛囊细胞是人体中生长最快的细胞之一,癌症药物的识别往往会“张冠李戴”。

    研究人员演示了小条件性RNA分子有选择地杀死癌细胞的过程,结果表明,这种分子可有效地消除实验室培养的脑癌、前列腺癌和骨癌细胞,而没有癌变的细胞数量并无明显减少。论文合著者尼尔斯·皮尔斯说,这种分子能测出癌细胞的内部变异,然后在其内部激活治疗反应,而在没有癌变的细胞中保持沉默。

    RNA在细胞中执行各种功能,包括作为信使,交流转换、监控以及在某些时候表达基因等。一般基因平均有数千个碱基对,一种长度小于30个碱基对的特殊RNA称为小RNA,许多生命过程都离不开它们。和DNA(脱氧核糖核酸)相比,RNA相对短命,但其编码系统却存储了人体中几乎每个细胞的完整基因组的全部备份。

    研究人员从结构上模拟人体细胞产生的小RNA,研究出一种包含两个独立小RNA的小条件性RNA分子。如果将特征标记植入这种RNA中,就能将识别和治疗过程分开,让其具有高选择性和高效杀死癌细胞的能力。第一个小RNA开启“如果……只有……才……”程序,诊断癌症变异,发现癌变后才释放出一种事先隐藏在小RNA中的信号,使另一个小RNA和它连接起来,引发连环反应。然后,这些RNA分子开始持续不断地生成长链。分子链越长,就越容易诱发细胞产生病毒入侵的免疫应答,从而进入自我毁灭程序。

    皮尔斯说,从概念上讲,小条件性RNA改变了癌症治疗的前景,因为它是从分子水平来改变治疗,但其治疗效果还要通过实验进一步确定。

    这项研究是国家科学基金会计算机、信息科学与工程理事会资助的“分子规划项目”的一部分,其目标之一就是研究生物分子如何存储和处理信息以及怎样在实际中应用这些信息等,研究的核心就是RNA。

 

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