科學家們知道，這些差異涉及p53蛋白，這是一種研究充分的腫瘤抑制蛋白，可以啟動細胞的自我毀滅過程。然而，這種哨兵蛋白的水平在對輻射敏感度不同的組織中通常是相似的，這就提出了一個問題：p53是如何參與其中的？
哈佛醫(yī)學院布拉瓦茨尼克研究所和麻省總醫(yī)院諾華生物醫(yī)學研究所的研究人員的一項新研究現(xiàn)在揭示了這個謎。
在《自然通訊》的報告中，他們描述了輻射暴露后細胞的存活如何依賴于p53隨時間的變化。無害組織中，p53水平升高并保持高水平，導致細胞死亡。P53水平在易受輻射損傷的組織中波動。
“動力學問題。事情是如何隨著時間變得重要的，”諾華系統(tǒng)生物學合著者、HMS教授Galit Lahav說。“當我們只看快照時，我們理解生物學的能力是有限的。通過了解事物隨時間的變化，我們獲得了更豐富的信息，這對解剖疾病和創(chuàng)造新的療法至關重要?！?
值得注意的是，這些發(fā)現(xiàn)提出了改善癌癥聯(lián)合治療的新策略。研究小組發(fā)現(xiàn)，給小鼠服用某些藥物可以防止p53水平的下降和振蕩，從而使某些類型的腫瘤更容易受到輻射。用這種方法治療的腫瘤比單純放療或單純藥物治療的腫瘤明顯縮小。
“我們可以將顳葉p53表達的差異與輻射反應聯(lián)系起來。這些見解使我們能夠?qū)⒛洼椛淠[瘤‘欺騙’成具有更高輻射敏感性的腫瘤，”通信作者、放射學教授和薩爾家族HMS教授Ralph Weissleder說。大眾綜合系統(tǒng)生物學?！斑@是一項令人興奮的研究，它表明以嚴格量化的方式完成的基礎科學可以帶來新的重要臨床發(fā)現(xiàn)。”
當細胞暴露在電離輻射下時，高能原子粒子會隨機攻擊內(nèi)部精密分子機器。如果損傷，特別是對DNA的損傷無法修復，細胞就會自毀，保護周圍的組織和生物。
切腹細胞的這種行為受p53調(diào)控，p53是基因組損傷的前哨。這種蛋白質(zhì)也是一種眾所周知的腫瘤抑制因子——大約一半的人類癌癥有p53突變，這使得它有缺陷或次優(yōu)。此前，Lahav和他的同事揭示了p53隨時間的動態(tài)行為，以及它如何影響抗癌藥物的療效、細胞命運等。
一起變強
在目前的研究中，Lahav、Weissleder和他們的團隊研究發(fā)現(xiàn)，小鼠對電離輻射的敏感性差異很大，但眾所周知，脾臟和胸腺這兩個可以表達相當水平p53的組織非常脆弱，大小不同，對輻射的抵抗力更強。
正常情況下，細胞幾乎不表達p53。輻射暴露后，所有四個組織都表達了升高的p53和其他預期的DNA和細胞損傷標記。但定量影像學分析顯示，照射后數(shù)小時，腸內(nèi)p53達到高峰后下降。相反，在同一時期，脾臟和胸腺中的p53仍然很高。
為了探索p53行為的影響，研究小組使用了一種實驗性抗癌藥物來抑制MDM2(一種降解p53的蛋白質(zhì))。他們發(fā)現(xiàn)，通過阻斷輻射暴露后MDM2的活性，p53可能被迫在細胞中保持升高，否則它將降低。通常，在更耐輻射的腸道中，添加藥物會降低細胞活力和存活率。
有些癌癥可能對放射療法有抵抗力。因此，研究小組討論了操縱p53動力學是否會增加腫瘤易感性，重點是具有無突變的功能性p53的人結腸癌細胞系。
在移植了人結腸癌腫瘤的小鼠中，研究小組觀察到，在照射后不久給予單劑量MDM2抑制劑后，腫瘤明顯縮小。大約6周后，接受放射和藥物治療的腫瘤比單獨接受藥物治療的腫瘤小5倍，只有接受放射治療的腫瘤的一半。
Lahav說：“通過第一次照射，我們迫使癌細胞激活p53，并向其中添加MDM2抑制劑，這可以使p53的活性更長。“這種組合的效果比任何單一的組合都強得多?！?
這些發(fā)現(xiàn)支持了理解p53的動力學以及如何操縱p53來治療癌癥的重要性。
作者指出，與MDM2抑制劑的聯(lián)合治療目前正在臨床試驗中進行評估，但這些努力并不旨在檢查治療的潛在機制和時機。需要進一步的研究來更好地了解p53在癌癥中的動力學，這可以指導如何更好地聯(lián)合和定期治療癌癥患者。
此外，盡管研究人員已經(jīng)確定了輻射暴露后不同組織中p53動力學的差異，但導致這些差異的生物途徑仍然是未來研究的問題。
“對于P53的實驗室研究，癌癥始終是一個主要的動機。我們的目標是獲取知識，幫助開發(fā)更好、更有效的療法。”拉哈夫說。"理解p53在不同條件下如何隨時間變化是一個關鍵問題."
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