新技术可以快速准确地预测实体瘤的有效治疗方法
丹娜-法伯癌症研究所的研究人员今天在发表于《柳叶刀》杂志的一项研究中报告说，在新收集的人类肿瘤细胞中筛选数千种药物的新方法可以帮助确定哪些药物最有可能对这些癌症有效科学的信号．
因为这项技术肿瘤在病人体内不到一天的细胞，它很可能被证明比传统方法更准确药物这项研究的作者说，这种方法使用的实验室细胞模型可能与患者体内的细胞模型相隔数周甚至数年。它的使用可以提高医生对个别患者进行个性化治疗的能力，并帮助科学家发现医疗系统的漏洞癌症细胞这可以被新药针对。
“经过长时间培养的癌细胞可能会发生各种变化，可能无法代表实际存在于小鼠或人类体内的肿瘤细胞，”该研究的第一作者、达纳-法伯学院的帕特里克·博拉博士说。“我们面临的挑战是创造一种药物筛选技术，缩小体内肿瘤细胞和我们进行筛选的细胞之间的距离。我们开发的技术有助于实现这一目标。”
该技术被称为高通量动态BH3分析(HT-DBP)，是Dana-Farber研究人员创建的一种测试的放大版本，用于测量肿瘤细胞在接受癌症药物治疗后距离死亡有多近。在这种情况下，死亡被定义为细胞凋亡——细胞在DNA损伤和许多癌症治疗中启动的自我毁灭机制。
当许多化学疗法应用于癌细胞时，它们改变了线粒体中促死亡分子和抗死亡分子的平衡，而线粒体是为细胞提供能量的最著名的结构。一旦促死亡分子的活性超过了抗死亡分子的活性，线粒体就会释放破坏癌细胞的有毒物质。为了确定细胞距离凋亡的边缘有多近，科学家们将这种特性称为“凋亡启动”，研究人员将促死亡蛋白片段添加到线粒体中，并直接测量有毒蛋白质的释放。这些段称为BH3域，因此称为“动态BH3概要分析”或DBP。
当一种药物被注射到患者的癌细胞上时，DBP会显示药物是否以及如何完全开启“促死亡程序”。在使用特定药物治疗后，显示凋亡启动显著增加的肿瘤细胞可能在实验室和患者体内对该药物产生反应。
DBP第一版的优点之一是它生成结果很快——在许多情况下不到一天。但它一次只能筛选10-20种药物，这是一个很大的限制，因为目前有无数种药物可用于治疗多种癌症。Dana-Farber的研究人员与麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所以及哈佛医学院系统药理学实验室的同事一起，将DBP小型化和自动化，以便它可以筛选数百或数千种药物，创建了该技术的高通量(HT)模型。
容量的增加意味着研究人员可以在患者或小鼠肿瘤细胞中进行“公正”的药物筛选——这种筛选不受任何先入之见的影响，因此是完全客观的。
HT-DBP既可以作为一种科学工具，也可以作为一种快速匹配患者与最能控制癌症的药物的手段。在科学的信号在这项研究中，研究人员使用HT-DBP在小鼠乳腺癌组织的新鲜样本中筛选了1650种药物。他们选择了六种药物——三种对DBP有活性，三种对DBP无活性——在小鼠身上进行测试。他们发现，被标记为活性的三种基因会导致动物的肿瘤缩小或延缓肿瘤生长。相比之下，三种对DBP没有活性迹象的药物对肿瘤没有明显的作用。研究人员还对结直肠癌小鼠模型进行了类似的筛选，并在其中一只小鼠模型中发现了一种可以延缓肿瘤生长的药物组合。
研究作者说，这些结果指出了在新分离的肿瘤组织上进行直接功能性药物测试的优势。“肿瘤组织的实验室标本被广泛用于提取肿瘤分子组成的信息——DNA、RNA、蛋白质和细胞的其他成分，”Dana-Farber的Anthony Letai医学博士说，他是这项新研究的资深作者。“虽然这些研究对癌症治疗产生了重大影响，但它们提供了肿瘤细胞的静态图像，而不是我们了解肿瘤细胞如何与药物相互作用所需要的那种功能信息。我们的方法是将活癌细胞与药物接触，以评估它们的潜力。”
研究人员还探讨了在培养条件下长时间生长的肿瘤细胞与新鲜细胞对特定癌症药物的脆弱性是否不同。为了评估延长培养对肿瘤细胞的影响，研究人员对从小鼠乳腺癌组织中新鲜收集的肿瘤细胞以及在实验室中生长了一个月的动物肿瘤细胞进行了HT-DBP。他们发现，虽然在扩展培养过程中，一些药物漏洞被保留下来，但其他漏洞被人为地丢失或获得。重要的是，在延长培养期间失去的药物易损性能够延缓小鼠的肿瘤生长，而在延长培养期间获得的药物易损性对肿瘤没有影响。这些结果表明，在癌细胞扩展培养物上进行药物筛选可能会错过潜在有用的治疗方法。
当这项技术应用于患者组织时，可以用于个性化治疗，并提高从实验到床边的治疗方法的转化。Letai说:“使用HT-DBP，药物可以在最近从患者身上切除的肿瘤样本上进行筛选。”“通过使用与体内组织保真度更高的组织样本，这项技术可以更准确地反映药物遇到肿瘤时的实际情况。”
为了评估其在定制治疗中的潜力，研究人员对直接从患者身上切除的结肠癌进行了HT-DBP，而不是首先在实验室培养或在小鼠身上建模的结肠癌。该测试确定了几种增加人类结肠癌细胞凋亡信号的药物，使其成为癌症治疗的潜在候选药物。
研究人员说，这项技术可以用于临床试验，以确定最有可能从研究性治疗中受益的患者。它也可以用在实验室中，以获得深入了解的分子工作癌症细胞。如果HT-DBP揭示了一种针对特定信号通路的药物可以推动一组肿瘤细胞细胞凋亡，这是一个信号细胞都依赖这条路来成长和生存。
