特殊双网凝胶或能将癌细胞重编程转换为癌症干细胞

　　癌症的复发常常是因为罕见的循环癌症干细胞（CSCs，circulating cancer stem cells）对化疗和放疗产生耐受性所致。日前，一篇发表在国际杂志Nature Biomedical Engineering上题为“Rapid reprogramming of tumour cells into cancer stem cells on double-network hydrogels”的研究报告中，来自北海道大学等机构的科学家们通过对6种不同的人类癌细胞类型进行研究，成功在24小时内将癌细胞转换回了癌症干细胞，相关研究结果或有望帮助开发新型抗癌干细胞药物和个体化疗法。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41551-021-00692-2

　　癌症是发达国家中引起人群死亡的主要原因，全球每年大约有超过860万人死于癌症，尽管目前科学家们在癌症疗法研究上取得了一定的进展，但晚期癌症患者的5年生存率依然很低，其中一个原因就是患者机体的癌症组织中含有癌症干细胞，其对化疗和放疗都有一定的耐受性，这些癌症干细胞能作为“根”存在或在机体中循环，从而导致癌症复发。研究者Shinya Tanaka教授表示，癌症干细胞是我们开发抗癌药物的主要靶点，但其却很难以识别，主要是因为其在癌症组织中往往数量很少。理解癌症干细胞的分子机制对于开发新型的癌症疗法具有非常重要的意义。

　　癌症干细胞需要一种非常特殊的微环境，这篇研究报告中，研究人员调查了是否DN凝胶（双网凝胶，double-network hydrogel）能够重现这种合适的环境来诱导癌症干细胞，DN凝胶由两种化学物质组成的网络，其中含有大量的水分，这就赋予了DN凝胶具有类似生物组织的柔软和湿润特性。研究者发现，DN凝胶能在24小时内将6种不同类型的人类癌细胞系的癌细胞重编程使其分化为癌症干细胞；这6种类型的癌症包括脑癌、子宫癌、肺癌、结肠癌、膀胱癌和肉瘤。当将癌细胞置于DN凝胶上时，其就会开始形成球状结构并产生癌症干细胞的特殊分子标志物，比如SOX2和Oct3/4和Yamanaka因子等，这就指示，这些癌细胞发生了重编程。

当被注射到小鼠大脑中后DN凝胶上培养的癌症干细胞就能形成肿瘤

图片来源：Suzuka, J., et al. Nat Biomed Eng (2021). doi：10.1038/s41551-021-00692-2

　　此外，研究人员还揭示了参与癌细胞重编程的部分分子机制，结果发现，钙离子通道受体和特殊蛋白—骨桥蛋白（osteopontin）对于诱导癌症干细胞非常必要；而且在DN凝胶上培育的脑癌细胞还能产生名为血小板衍生生长因子受体的特殊受体分子。通过添加这些受体的分子抑制剂，研究人员就能靶向作用并剔除癌症干细胞，这就表明，DN凝胶或能用来帮助筛选治疗性药物，此外，当将在DN凝胶上培育的脑癌细胞植入到小鼠大脑中后，其就能有效快速形成肿瘤组织，这就揭示了癌细胞的“干性”。

　　研究者Shinya Tanaka说道，本文研究为开发靶向作用癌症干细胞的新型药物提供了新的思路；未来DN凝胶或能用来帮助进行癌细胞类型的诊断并帮助开发新型个体化疗法来治疗并改善多种癌症患者的预后。

　　综上所述，研究人员发现，名为双网凝胶（DN凝胶）的特殊凝胶能将6种类型癌细胞快速重编程为癌症干细胞，且当癌细胞在DN凝胶上生长时，其会形成球状结构并产生诸如SOX2和Oct3/4等指示癌症干细胞的特殊分子标志物。而且，钙离子通道受体和骨桥蛋白对于调节DN凝胶所介导的脑癌细胞干性的诱导非常重要，而且利用相应的受体制剂就能抑制并剔除相应的癌症干细胞。