塔夫茨大學(xué)生物學(xué)家使用青蛙模型首次證明，通過(guò)使用光控制細(xì)胞間的電信號(hào)傳導(dǎo)，可以防止腫瘤形成并使腫瘤形成后正常化。這項(xiàng)工作于 2016 年 3 月 16 日在線發(fā)表在Oncotarget上，是首次報(bào)道使用光遺傳學(xué)來(lái)專門(mén)操縱生物電信號(hào)，以預(yù)防和引起癌基因誘導(dǎo)的腫瘤消退。
青蛙是癌癥基礎(chǔ)科學(xué)研究的良好模型，因?yàn)榍嗤芎筒溉閯?dòng)物的腫瘤具有許多相同的特征。這些包括快速細(xì)胞分裂、組織解體、血管生長(zhǎng)增加、侵襲性以及細(xì)胞具有異常正內(nèi)部電壓。
與細(xì)胞外部相比，幾乎所有健康細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)部都維持著更負(fù)的電壓;細(xì)胞膜中離子通道的打開(kāi)和關(guān)閉會(huì)導(dǎo)致電壓變得更正(使細(xì)胞去極化)或更負(fù)(使細(xì)胞極化)。腫瘤可以通過(guò)其異常的生物電特征在它們明顯之前被檢測(cè)到。
“這些電特性不僅僅是致癌過(guò)程的副產(chǎn)品。它們積極調(diào)節(jié)細(xì)胞從正常解剖學(xué)角色到腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移擴(kuò)散的偏差，”萬(wàn)尼瓦爾布什研究所的資深作者兼通訊作者邁克爾·萊文博士說(shuō)。塔夫茨藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院生物學(xué)系主任，并指導(dǎo)再生和發(fā)育生物學(xué)中心。“發(fā)現(xiàn)專門(mén)控制這種生物電信號(hào)的新方法可能是通向癌癥新生物醫(yī)學(xué)方法的重要途徑。”
主要作者、Levin 實(shí)驗(yàn)室前博士后研究員 Brook Chernet 博士向非洲爪蟾胚胎細(xì)胞中注射了編碼突變 RAS 癌基因的 RNA，該基因已知會(huì)導(dǎo)致癌癥樣生長(zhǎng)。研究人員還表達(dá)并激活了藍(lán)光激活的帶正電離子通道 ChR2D156A 或綠光激活的質(zhì)子泵古視紫紅質(zhì) (Arch)，這兩種物質(zhì)都會(huì)使青蛙胚胎細(xì)胞超極化，從而誘導(dǎo)電流，導(dǎo)致青蛙胚胎細(xì)胞發(fā)生超極化。細(xì)胞從類似癌癥的去極化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎５摹⒏?fù)極的極化狀態(tài)。兩種藥物的激活均顯著降低了腫瘤形成的發(fā)生率，并增加了腫瘤回歸正常組織的頻率。
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