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加大圣地亚哥分校(UCSD)张康等发现癌细胞转移新机制和早期筛查方法
加大圣地亚哥分校(UCSD)张康等发现癌细胞转移新机制和早期筛查方法
作者:WE | 1/5/2018 2:36:55 AM | 浏览:531 | 评论:0

加大圣地亚哥分校(UCSD)张康等发现癌细胞转移新机制和早期筛查方法

90% 的癌症患者死亡都是由于癌细胞转移所导致的。找到触发癌细胞转移的原始条件,是否可以将癌症扼杀在良性肿瘤的摇篮里?不久前,加利福尼亚大学圣地亚哥分校的科学家发现了肿瘤周围环境的变化是引发癌细胞转移行为的重要原因- 当肿瘤细胞处于受限制的拥挤环境中时,会开启一组特定的基因(CINP),导致形成类似于血管的结构。这样的一个通道,不仅便于血液流动到肿瘤以提供 “粮草”,更关键的是为癌细胞传播扩散提供了机会。

相关研究成果已发表在美国自然(Nature)期刊上。

过去人们在临床中已经通过观察注意到了这种癌细胞血管样结构的存在,而且证实这种现象的出现,与一些最具侵袭性的癌症密切相关。只是一直以来科学家们并不明白是什么触发了这个转变。

加州大学圣地亚哥分校生物工程学教授、也是本次研究的负责人 Stephanie Fraley 说:“过去我们都盯着肿瘤的生长研究,但是对癌症转移的了解还不够充分。”而这项研究让我们对癌细胞如何启动转移过程有了更深的认识,尤其是开启的这个基因模块的发现,或许能够帮助科学家们找到阻止转移启动的靶点,并能够预测癌症患者是否可能发生积极转移,以帮助患者和医生采取更适合的治疗策略。

癌症和干细胞研究科学家、加州大学圣地亚哥分校基因组医学研究所创始所长张康教授所领导的研究发现DNA甲基化变异发生在肿瘤初期,此时癌症还没变异,也没有发生转移。他说,借助这一发现,可以通过甲基化来筛查早期的癌症。

加大圣地亚哥分校(UCSD)张康等发现癌细胞转移新机制和早期筛查方法

张康教授(上图)在不久前的一次学术论坛发表相关演讲表示,通过DNA甲基化这一筛查方法,至2027年,可以减少一半肿瘤死亡者,并称,通过控制甲基化,这一代人的生命有望扩展至150-200岁。

附张康教授的演讲摘录:

“恶性肿瘤,它可以很快的转移,转移之后死亡的风险就会大大增加。除此之外,还会导致器官和组织衰减,导致一些恶病质,也就是说,把人体的营养给吸走。

癌症的原因是多方面的,有基因的原因、环境的原因、污染的原因、饮食的原因。但是,我想跟大家说另外一个重要的原因。癌症的原因、现状非常严重,每一天都有1万个人被准确诊为癌症,大概每天有8000人因为癌症而死亡,癌症治疗的成本大概是15万元,这是平均的水平。

我们看一下中国排在前面的癌症情况,癌症在美国和中国的生存率不一样,一个原因是早期发现和治疗。比如说,我们讲中国比较容易发生的肝癌,因为肝癌很难早期确诊,只有10%的病人能够在初期的时候被确诊,而且缺少有效的筛查手段,尤其是在早期的时候。所以说,早期确诊就非常困难,所以说死亡率就特别高。

很明显,如果诊断越早,治疗的效果就会越好,愈后的效果也会更好,这也是为什么我们非常有必要,来寻找到生物标志物,这个标志物可以让我们更加精准的提早诊断。

我向大家介绍一下DNA甲基化治疗,这是在人体或者细胞层面的甲基化,它和癌症也是有相关的,DNA的甲基化我们DNA基因最基本的改变。它是我们基因变异最基本的一些结果。

基因甲基化非常重要,当一个细胞成为癌细胞初期的时候,他必须把癌症增长所涉及到的细胞进行调整,也就是说我们细胞当中一些具体的基因会发生变化,我们看一下这张图,上面有一些点,这些点就是已经甲基化的基因,也可以看到有一些癌症可能还没有转移或者是还没有侵入到周边的组织,还有一些已经转移的癌症。你可以看到这两种情况之下,DNA甲基化是完全不一样的,不管是针对不同阶段的癌症还是不同类型的癌症,我们可以通过这种方法早期确诊癌症。

接下来我向大家介绍一些概念,这是我们所做的研究当中涉及到的,这个研究我们找到了甲基化的标志物,来使用最少的侵入式的方法来确诊癌症。肺癌、肝癌、直肠癌、乳腺癌。

另外我们可以看一下哪些癌症和正常的组织不一样,看一下癌症的原因是什么。比如说一个病人他是肝发生了变异,我们会发现它到底是什么原因导致的癌症,当然这样做还不够,我们为了诊断癌症,我们必须要进行手术,来获得组织进行诊断。如果说我们只抽一滴血来看一下病人是否有癌症,那就更好了。

这些有肿瘤细胞释放的DNA,释放到血流当中,可以使用这种信息,这样的话可以让我们进行无创的诊断,而且可以让我们全面的了解癌症组织的情况,这是实时的、动态的信息。”

我会举一个例子,使用ctDNA的方式来诊断肝癌。这是一个非常大规模的研究,是第一个使用2000个癌症病人作为控制组里研究的,通过这个研究我们发现使用ctDNA,我们可以非常准确的诊断出癌症,而相比于常规的肝硬化或者是其他的肝病进行诊断的方法是不一样的。

除此之外我们还可以看到,如果一个病人在进行手术,手术之后肿瘤没有了,我们可以看一下病人的标志物减少了,肿瘤如果又恢复了,我们可以看到甲基化的标志物又恢复了,这是实时的反应和监测药物的疗效。

同时我们还可以判断这个病人是初期的还是晚期的癌症,我们也可以和平常的抽血的方法不一样的效果。如果我们去中国或者是美国的医院,现在唯一使用的是甲胎蛋白作为一个标志物,但是甲胎蛋白是在早期癌症的时候是非常不敏感的。如果有100个肝癌的病人,其中最多只有60个人能够通过这种方法被确诊,而我们的研究显示准确率在特异性和灵敏性上有99.5%。

除此之外我们还可以使用这种标志物来预测这个病人离开医院以后,他的愈后怎么样,这个病人再继续生存5年和10年的几率是多少。这张图你可以看一下蓝色的线,就是病人他的生存愈后更高,我们可以针对他做的更好,而红线的病人我们需要更加积极的对他的癌症细胞进行治疗。

这个研究反应出,我们可以实时地监测和跟踪肿瘤的负荷,这个图也反应出肿瘤的负荷如果高的时候就意味着我们要尽一切的努力来解决,如果它比较低的话,反应的是不同的病人,左边也就是病人治疗效果不错,右边也就是说病人好像治疗效果不是很好,肿瘤又恢复了。这些都是不同的例子,反应出我们怎么样使用这个信息,来针对癌症的复发情况。

这是一个比较,比较不同的筛查诊断的方式。标志物的方法可以让我们看一些在肿瘤还没有转移之前的情况,我们可以用来监测,而且是非侵入性的方法,可以让我们看一下到底哪种癌是来自于哪个组织细胞这个非常重要的信息。

还有很多其他的方法来对癌症进行诊断,我想强调一下早期的诊断,因为我刚才讲过早期的诊断对我们来讲是减少癌症发病率或者是癌症治疗成本非常重要的因素。这张PPT显示DNA的甲基化可以大概的发现100万癌症细胞,换句话说就是一个像豌豆这么大的肿瘤的组织,如果是用传统的一些成像的方式是不太好的,如果你去医院做CT等等,这种方法是不能够或者说它的敏感度不够。

我们如果用传统的方法需要含有500万到1000万细胞的,就是比较大的病灶的样本,而我们这个办法是有更好的优势,可以不要有更多的细胞量就可以做到。

这张幻灯片非常重要,纵轴是生存率,横轴是癌症的阶段,你可以看一下在左边生存率更高,也就是说一期或者是二期的癌症病人生存率更高,如果再往右移,情况就比较好,五年生存期的可能性就比较低。你想象一下,我们如果调整癌症它的诊断,原来是三期、四期才能够诊断,如果我们一期、二期就能够诊断,我们就能在很大程度上改善病人的生存率。

这是非常紧迫的事情,因为在中国当一个病人进入到医院的时候,至少60%的病人都已经是晚期癌症的病人,也就是三期或者是四期。不光这些病人他们的生存率会非常低,而且治疗的选择,以及治疗的成本也是非常高的,治疗的选择比较少。如果能够早期的诊断,早期治疗,好处就是非常明显的。

现在我们可以一起来减少一半的肿瘤死亡率,我们只要进行早期的诊断治疗就可以做到,现在在美国和中国很多公司已经做了很多这样的工作,只要我们携手,把我们的技术综合在一起,应该是能够实现这样一个目标,如果我们进行抽血的检查,比如说去医院常规的年度体验等等检查,就可以进行早期的诊断。

还有一点非常重要,一期的癌症是比较局部性的,所以可以通过手术去除,就可以治愈,除非你能够在第一阶段采取行动,不然癌症是不可能痊愈的。

为了实现这样一个目标,我们不仅仅做了肝癌这方面的研究,我们还对很多白血病人做了研究,我们想通过机器学习等等,对50万的我们冰箱里存的样本进行研究,从而建立非常大的数据库,再去研发一种标志物,用这个标志物来识别出各种各样类型的癌症。

接下来,我想换一个话题,介绍另外一个话题,这个话题也是和上面相关的,也就是衰老的问题。我们解决了癌症的问题之后,接下来就是衰老的问题,因为这是我们面临的另外一个问题。你们有没有想过为什么我们会衰老呢?我们出生的时候,我们其实就注定要死亡,到底是为什么,我们只能越来越老,而不能越来越年轻呢?我们怎么样保持青春?

我们有必要进行衰老的研究,因为衰老是癌症、心血管疾病、糖尿病等第一位的风险因素,很多病人他们老了之后,65岁以上,92%的人都有一种慢性疾病,除此之外,我们的人口越来越老龄化。有很多标志物可以帮助我们来了解一下,我们变老的生物钟是什么。

另外也有非常多的应用,比如说预测一些疾病,还有诊断疾病。另外还有一些标志物,还有免疫方面标志物使用。

我想告诉大家一种新的标志物,就是DNA甲基化的标志物。

大家再想想,回到之前我讲的甲基化,甲基化就像是一个开关,是我们身体当中很多功能的开关,你想想为什么你的心和肝,手和臂衰老不一样,都是由基因控制的,不同的基因在你身体不同的组织里面,而在不同地方的基因是由甲基化来控制的,所以说,可以通过控制甲基化来控制你的组织。

通过我们的研究(基因组甲基化研究),我们可以看一下,一些比较重要的甲基化的标志物,结果我们发现,这个甲基化的标志物在所有的细胞组织当中都有,不断存在的,不管是血液细胞,还是我们大脑当中,不管在什么地方,它都存在,就好像我们的细胞知道我们变老了,好像是钟,不断地嘀嘀嗒嗒的进程过程中,让我们变得越来越老。

有一些人,他们比实际年龄小一点,也有一些人他们比他们实际年龄大一点,这实际上是由生活方式,还有生病的情况控制的。比如说,糖尿病现在是老龄化重要的推动因素,另外还有精神的状况,比如说压力。

另外,在男女之间也有差别,比如说女性往往比男性年轻5岁,另外身体里面的癌症细胞总是比周边的组织年龄更大、更老,这个钟现在已经在10个研究当中使用,样本是2万。也就是说,这个钟在所有人的所有细胞组织当中运行的,当然这个钟和今年诺贝尔奖得主提到的钟不一样的,他那个钟是告诉我们现在是白天还是晚上,而我们这个甲基化的钟是推动我们从年轻人慢慢变成老年人。

我之前跟大家说过,有很多因素会影响我们的生物钟,基因很明显是一个因素,然后就是饮食、精神压力、锻炼,另外人们想知道我们是不是可以通过食用药物来解决我们老化的问题。

在我们的实验室我们发现,我们可以控制我们甲基化的钟,可以通过动物模型和细胞培养来进行控制,我们可以加快,或者减慢这个时钟。

比如说一个90岁的细胞,加入一些干细胞,变成一个有功能的干细胞,就好像是胚胎干细胞一样,然后我们去测量这个时钟,我们可以把这个时钟转向零。反过来,如果你把一个比较年轻的细胞,这些细胞从那些不到20岁就死亡的人身上提取的,然后你再测量一下甲基化的时钟,这个时候总是60-200岁,因为这个钟是推动我们人老化的一个原因。

通过我们的实验,有时候通过一些基因的编辑或者其他的方式,我们可以发现,真的是可以加速或者减慢这个时钟的,所以我总是希望在我们这一生当中,我们人类是可以活150-200年,当然这个可能会导致其他社会的问题,是不是要考虑把一些人送到火星或者月球当中。

我总结一下是想告诉大家,甲基化是人体非常主要的机制,和我们的癌症、老龄化相关的机制,我们可以通过甲基化标志用于癌症早期筛查和诊断,希望这样可以大大减少癌症导致的死亡率,这个甲基化的生物钟在老龄化的过程当中也是非常重要的,我们希望可以通过这个来预测衰老,并且来治疗衰老而导致的问题。

我们的目标就是希望大家能够一起通过使用新的技术,使用甲基化的标志物,来把癌症导致的死亡率到2027年的时候减少一半,通过进行早治疗的做法,另外希望我们的生命延长到150-200年,通过这样的做法来逆转生物时钟,延长患者生命。”

(美国华文网 圣地亚哥华文网 华文风采编发 US Chinese Press, San Diego Chinese Press)

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