干细胞可以转变为任何类型的细胞,科学家们一直渴望把这种“超能力”利用起来。不过,这种“超能力”在癌症治疗中又是一个令人担忧的问题。人们认为,恶性肿瘤中的干细胞能帮助癌症抵抗治疗。最近一项新研究表明,癌症干细胞的威胁超乎人们的想象。

在此之前,人们只在快速生长的侵袭性肿瘤中鉴定到干细胞。但华盛顿大学的研究团队在小鼠模型中发现,缓慢生长的肿瘤也拥有令人头疼的干细胞。而且这些低级别癌症干细胞对抗癌药物很不敏感,这项研究发表在三月十二日的Cell Reports杂志上。

研究人员将这些癌症干细胞与健康干细胞进行了比较,发现了它们抵抗药物治疗的机制,并由此提出了新的治疗策略。“我们需要加大药物剂量或者使用不同的药物,以确保杀死这些癌症干细胞,”文章的资深作者,华盛顿大学的David H. Gutmann教授说。第一作者Yi-Hsien Chen博士建立了NF1型低级别脑瘤的小鼠模型。他在小鼠模型中鉴定了癌症干细胞,并且证明这些细胞移植到正常小鼠中能够形成肿瘤。

据统计,每2500个婴儿就有一个患有NF1。这种疾病会引起一系列问题,包括脑部肿瘤、视力下降、学习困难、行为障碍、心脏缺陷和骨骼畸形。NF1患儿最常见的脑部肿瘤是视神经胶质瘤,治疗这种肿瘤往往需要使用抑制细胞生长通路的药物。

在这项新研究中,这些药物需要用十倍的剂量才能杀死低级别癌症干细胞。进一步研究表明,与大脑中的健康干细胞相比,癌症干细胞生成了更多的Abcg1蛋白。这些蛋白能帮助细胞在压力条件下存活。“Abcg1蛋白阻断了一个细胞内部信号,使癌症干细胞对治疗不敏感,”Gutmann解释道。“如果我们能找到使这个蛋白失活的药物,杀死癌症干细胞就会更容易。”这项研究使用的是NF1视神经胶质瘤的小鼠模型。

不过研究人员认为,这一发现同样适用于其他脑部肿瘤。“干细胞还没有分化成为特化细胞,它们很容易就能激活新基因启动新程序,帮助细胞在癌症治疗中生存下去,”Gutmann说。“我们应当针对这一点开发新的治疗策略。”

原文摘要:

Reprogramming somatic cells to induced pluripotent stem cells (iPSCs) is a long and inefficient process. A thorough understanding of the molecular mechanisms underlying reprogramming is paramount for efficient generation and safe application of iPSCs in medicine. While intensive efforts have been devoted to identifying reprogramming facilitators and barriers, a full repertoire of such factors, as well as their mechanistic actions, is poorly defined. Here, we report that NAC1, a pluripotency-associated factor and NANOG partner, is required for establishment of pluripotency during reprogramming. Mechanistically, NAC1 is essential for proper expression of E-cadherin by a dual regulatory mechanism: it facilitates NANOG binding to the E-cadherin promoter and fine-tunes its expression; most importantly, it downregulates the E-cadherin repressor ZEB1 directly via transcriptional repression and indirectly via post-transcriptional activation of the miR-200 miRNAs. Our study thus uncovers a previously unappreciated role for the pluripotency regulator NAC1 in promoting efficient somatic cell reprogramming.

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