科學(xué)家們知道這些差異涉及蛋白質(zhì)p53,這是一種經(jīng)過(guò)充分研究的腫瘤抑制蛋白,可啟動(dòng)細(xì)胞的自毀程序。然而,在對(duì)輻射的敏感性差異很大的組織中,這種前哨蛋白的水平通常相似,這就提出了一個(gè)問(wèn)題:p53如何參與其中?
麻省總醫(yī)院哈佛醫(yī)學(xué)院布拉瓦特尼克研究所和諾華生物醫(yī)學(xué)研究所的研究人員進(jìn)行的一項(xiàng)新研究現(xiàn)在揭示了這一謎團(tuán)。
在《自然通訊》上的報(bào)道中 ,他們描述了輻射暴露后細(xì)胞的存活如何取決于p53隨著時(shí)間的變化。無(wú)害的組織,p53水平升高并保持較高水平,導(dǎo)致細(xì)胞死亡。在易于幸免于輻射損傷的組織中,p53水平上下波動(dòng)。
“動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。事情如何隨著時(shí)間變化而變得重要,” HMS的諾華系統(tǒng)生物學(xué)教授合著者Galit Lahav說(shuō) 。 “僅看快照時(shí),我們了解生物學(xué)的能力就受到限制。通過(guò)了解事物隨時(shí)間的變化,我們獲得了更豐富的信息,這些信息對(duì)于解剖疾病和創(chuàng)造新療法至關(guān)重要。”
值得注意的是,這些發(fā)現(xiàn)提出了改善癌癥聯(lián)合療法的新策略。研究小組發(fā)現(xiàn),給老鼠服用某些藥物可以阻止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的影響。用這種方法治療的腫瘤比單獨(dú)使用放射線或單獨(dú)使用藥物時(shí)的收縮明顯更多。
“我們能夠?qū)D葉p53表達(dá)的差異與放射反應(yīng)聯(lián)系起來(lái),這些見解使我們能夠?qū)⒎派涞挚剐阅[瘤'哄騙'成對(duì)放射敏感性更高的腫瘤,”通訊作者,薩爾家族放射學(xué)教授兼HMS教授Ralph Weissleder說(shuō) 。 Mass General的系統(tǒng)生物學(xué)。“這是一項(xiàng)令人興奮的研究,表明以嚴(yán)格的定量方式完成的基礎(chǔ)科學(xué)可以帶來(lái)新的重要臨床發(fā)現(xiàn)。”
當(dāng)細(xì)胞暴露于電離輻射中時(shí),高能原子粒子會(huì)隨意襲擊內(nèi)部的精密分子機(jī)械。如果無(wú)法修復(fù)這種損害,尤其是對(duì)DNA的損害,細(xì)胞將自毀以保護(hù)整個(gè)周圍的組織和生物體。
細(xì)胞Seppuku的這種行為受p53調(diào)控,p53充當(dāng)基因組損傷的前哨。該蛋白還是一種著名的腫瘤抑制因子-大約一半的人類癌癥具有p53突變,使其具有缺陷或次優(yōu)。此前,Lahav及其同事 揭示 了p53隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)行為,以及它如何影響抗癌 藥的功效, 細(xì)胞命運(yùn)等等。
在一起更強(qiáng)
在當(dāng)前的研究中,Lahav,Weissleder及其小組研究了小鼠對(duì)電離輻射的敏感性差異很大,但已知可表達(dá)相當(dāng)水平的p53的組織-脾臟和胸腺非常脆弱,大小不一腸,其更耐輻射。
在正常條件下,細(xì)胞幾乎不表達(dá)p53。輻射暴露后,所有四個(gè)組織均表達(dá)了升高的p53以及預(yù)期的其他DNA和細(xì)胞損傷標(biāo)記。但是定量成像分析顯示,輻照后數(shù)小時(shí),腸道中的p53達(dá)到峰值,然后下降。相反,在同一時(shí)期,脾臟和胸腺中的p53仍然很高。
為了探究p53行為的影響,研究小組使用了一種實(shí)驗(yàn)性抗癌藥物來(lái)抑制MDM2(一種降解p53的蛋白質(zhì))。他們發(fā)現(xiàn)通過(guò)在放射線照射后阻斷MDM2的活性,p53可能被迫在細(xì)胞中保持升高的狀態(tài),否則它將降低。在通常對(duì)輻射更具抵抗力的腸道中,添加藥物會(huì)降低細(xì)胞活力和存活率。
一些癌癥可能對(duì)放射療法產(chǎn)生抵抗力。因此,研究小組探討了操縱p53動(dòng)力學(xué)是否會(huì)增加腫瘤的易感性,重點(diǎn)研究了具有未突變的功能性p53的人結(jié)腸癌細(xì)胞系。
在移植了人類結(jié)腸癌腫瘤的小鼠中,研究小組觀察到在放射后不久給予單劑量的MDM2抑制劑后,腫瘤明顯縮小。大約6周后,用放射線和藥物治療的腫瘤比單獨(dú)用藥物治療的腫瘤小五倍,是僅用放射治療的腫瘤的一半。
“通過(guò)首先照射,我們迫使癌細(xì)胞激活p53,并在其上添加MDM2抑制劑,可以使p53的活性更長(zhǎng),” Lahav說(shuō)。 “這種組合的效果比任何一個(gè)單獨(dú)的組合都要強(qiáng)得多。”
這些發(fā)現(xiàn)支持了理解p53動(dòng)態(tài)以及如何操縱p53治療癌癥的重要性。
作者指出,目前正在臨床試驗(yàn)中評(píng)估使用MDM2抑制劑的聯(lián)合療法,但這些努力并未旨在檢查治療的潛在機(jī)制和時(shí)機(jī)。需要進(jìn)一步研究以更好地了解癌癥中的p53動(dòng)力學(xué),這可以指導(dǎo)如何更好地結(jié)合和定時(shí)治療癌癥患者。
此外,盡管研究人員確定了輻射暴露后不同組織中p53動(dòng)力學(xué)的差異,但導(dǎo)致這些差異的生物學(xué)途徑仍然是未來(lái)研究的問(wèn)題。
“對(duì)于一個(gè)實(shí)驗(yàn)室研究P53,癌癥始終是一個(gè)主要?jiǎng)訖C(jī)。我們的目標(biāo)是獲取知識(shí),以幫助開發(fā)更好,更有效的療法。”拉哈夫說(shuō)。 “理解p53在不同條件下如何隨時(shí)間變化是至關(guān)重要的難題。”
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