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共同研究基因和蛋白质为结肠癌提供新思路

来源:互联网 作者:羽昕 人气:0 发布时间:2021-10-07 17:44:38
通过结合对人类结肠癌肿瘤中基因和蛋白质的研究,科学家们发现了这种疾病的新特征,他们认为这些特征有可能指导新的治疗策略。

共同研究基因和蛋白质为结肠癌提供新思路

通过结合对人类结肠癌肿瘤中基因和蛋白质的研究,科学家们发现了这种疾病的新特征,他们认为这些特征有可能指导新的治疗策略。

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(研究人员已经确定了癌细胞中不同的蛋白质,并且可能被用于多种目的,包括作为新抗癌药物的潜在靶点。)

基因和蛋白质的综合研究,称为蛋白质基因组学,是一个相当新的研究领域,旨在为研究人员提供对生物学的更深入的了解——这是单独研究基因无法获得的。

 

科学家们从 100 多人中搜索了结肠肿瘤的基因和蛋白质“谱”,确定了几种似乎驱动结肠癌生长的蛋白质并且可能是潜在的药物靶点。

 

这项研究于2019年 5 月 2 日发表在Cell 上,由 NCI临床蛋白质组学肿瘤分析联盟 (CPTAC)的成员领导,这是一项旨在“发现多种癌症类型的主要致癌蛋白质组学改变”的合作努力,博士说。 NCI癌症临床蛋白质组学研究办公室主任。

 

2014年,CPTAC团队完成了第一个大规模的结肠癌蛋白质组学研究,聚焦结肠肿瘤的基本特征。

 

“这项新研究的一个主要焦点是:我们可以使用蛋白质组学整合来指导治疗吗?” 休斯顿贝勒医学院的首席研究员 Bing Zhang 博士说。

 

为什么要研究蛋白质?

毫无疑问,研究基因已经揭示了关于癌症生物学的大量信息。例如,科学家们使用来自肿瘤的遗传数据来预测DNA变化如何影响癌细胞行为,例如不受控制的生长。

 

但张博士指出,DNA 会产生 RNA,然后RNA会产生蛋白质,而蛋白质才是真正驱动细胞行为的因素。

 

遗传研究的一个重要警告是,从遗传数据到细胞行为的跳跃并不总是那么简单,因为“基因突变并不总是导致相应蛋白质的预测变化,”罗德里格斯博士解释说。 “还有许多其他因素会影响蛋白质活性并导致肿瘤行为。”

 

此外,研究发现 DNA 和 RNA 数据“本身不足以决定在大多数情况下治疗特定患者肿瘤的抗癌药物的最佳选择,”Jung-Kuei Chen 博士写道。 .D. 和麻省理工学院科赫综合癌症研究所的医学博士 Michael Yaffe 在Cell的随附评论中。

 

此外,张博士指出,绝大多数抗癌药物针对的是蛋白质,而不是基因,因此蛋白质研究可能最适合确定新的药物靶点。

 

但直到最近,大规模蛋白质研究(称为蛋白质组学研究)才成为可能,因为“蛋白质组学技术落后于基因组技术,”他解释说。

 

CPTAC 成立于 2011 年,旨在将技术和计算方法的新进展应用于癌症研究。基于 CPTAC 试点研究的成功,该计划后来得到了扩展。 “这项新研究是这种扩展的结果,”罗德里格斯博士说。

 

对结肠癌的新认识

CPTAC 团队首先收集了 110 名结肠癌患者的血液、肿瘤组织和附近正常组织的样本。

 

然后他们捕获了每个样本中所有 DNA、RNA、microRNA和蛋白质分子的序列。此外,他们还研究了每个基因的拷贝数(基因拷贝数)、每种蛋白质的相对数量(蛋白质表达)以及蛋白质是否经过化学修饰(蛋白质磷酸化)。

 

在使用计算方法合并这些数据后,该团队将参与者肿瘤组织的“分子特征”与其健康组织的“分子特征”进行了比较。

 

尽管他们发现了数千种差异,但某些发现还是跳出来了。

 

例如,已知一种称为 RB1 的蛋白质可以控制细胞生长。在许多癌症类型中,RB1 的基因往往会被删除,但结肠肿瘤的基因拷贝通常比正常情况多。多年来,为什么结肠癌细胞会含有更多阻止细胞生长的蛋白质,这一直困扰着科学家们。

 

当 CPTAC 研究人员分析他们的数据时,答案变得明确:在这些结肠癌样本中,RB1 蛋白经过化学修饰,使其无法控制细胞生长。数据还表明,这种经过修饰的 RB1 可能会阻止一种称为细胞凋亡的细胞自杀,这为癌细胞提供了另一个优势。

 

更重要的是,该团队发现了一种名为 CDK2 的酶可能负责化学修饰 RB1 的证据。作者指出,由于阻断 CDK2 活性的药物已经上市,因此此类药物可能对结肠癌患者有效。

 

改善免疫疗法的想法         

研究人员对一种称为微卫星不稳定性高 (MSI-H)的结肠癌亚型进行了另一个有趣的发现。大约 20% 的结肠癌患者患有 MSI-H 肿瘤。

 

该免疫治疗药物pembrolizumab(Keytruda)是由食品和药物管理局批准用于治疗部分患者与MSI-H大肠癌,但它并不适用于此类患者和科学家的约60%的工作一直在试图理解为什么。

 

研究小组发现,与非 MSI-H 的肿瘤相比,一些 MSI-H 结肠肿瘤含有更多的酶来控制糖酵解,这是细胞用来产生能量的一种方法。更重要的是,具有高水平这些酶的 MSI-H 肿瘤几乎没有杀死癌症的免疫细胞。张博士解释说,如果肿瘤中没有免疫细胞,免疫疗法就不太可能奏效。

 

这组作者说,糖酵解和免疫细胞之间的这种令人惊讶的关系为免疫疗法耐药的 MSI-H 结肠癌患者提供了一种新方法的可能性。

 

更多探索

张博士指出,虽然 CPTAC 团队发现了一些有趣的联系,但仍有大量数据需要探索。

 

这项研究“提出了几个明确可检验的假设,并作为进一步集中审讯的宝贵结肠癌资源,”博士说。 Chen 和 Yaffe 写道。

 

Rodriguez 博士解释说,为了能够进行未来的调查,公众可以免费获得来自这项研究和其他 CPTAC 研究的数据(根据数据使用协议)。事实上,迄今为止,已有超过 19,000 人使用了该数据库。

 

他说,共享数据“使更多的科学家能够复制 [CPTAC 的发现],更重要的是,可以扩展和加速在未预料到的方向上的研究。”

 

结肠癌并不是 CPTAC 的唯一关注点。 Rodriguez 博士指出,他们还完成了对乳腺癌、卵巢癌、子宫内膜癌和肾癌的蛋白质基因组学研究,并计划在未来几年完成对另外三种癌症类型的研究。

 

如果这看起来像很多工作,那是因为它是。

 

“[在 CPTAC 内部] 的团队合作是实现这一目标的原因,”张博士强调。他补充说:“这个联盟的强大之处在于,它将在不同领域具有专业知识的调查人员聚集在一起,以解决具有挑战性的问题。”

 

 

TAGS标签: 结肠癌 , 基因
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