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今日《细胞》封面:首次看清体内所有癌症转移!科学家们发现将近四分之一的位点无法得到有效治疗

首页 » 研究 » 肿瘤 2019-12-14 学术经纬 赞(31)
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导读
德国纽伦堡的组织工程和再生医学研究所Ali Ertürk教授生物的团队曾带来了一种叫做vDISCO的黑科技,可以把小鼠的身体变透明。利用这个工具,研究人员们对多种小鼠的癌症模型进行了研究……

在全世界范围内,癌症是最为主要的致死原因之一。但很多人其实没有意识到,杀死这些病患的,其实并不是最初的癌症,而是癌症发生的转移。事实上,超过90%的癌症患者是因为癌症转移才去世的。

既然癌症转移那么凶险,我们开发一点药物,抑制癌症转移不就好了?说起来容易做起来难。由于癌症的复杂性,很多时候,我们并不知道癌症为何转移,如何转移,又会转移到何处。更糟糕的是,由于我们的身体不是透明的,现有的技术也很难让科学家们看清身体里究竟发生了什么。

图片来源:Cell / ©Helmholtz Zentrum München

今天《细胞》杂志封面所介绍的一项重磅研究,可能让这一切成为历史。
这项研究来自德国纽伦堡的组织工程和再生医学研究所(Institute for Tissue Engineering and Regenerative Medicine),通讯作者是Ali Ertürk教授。大家可能没有听说过他的名字,但他的团队先前曾带来了一种叫做vDISCO的黑科技,可以把小鼠的身体变透明。这样一来,我们就可以看到这些动物身体深处的细胞了。

▲Ali Ertürk教授带来的“黑科技”,能让小鼠整个身体变透明(图片来源:©Helmholtz Zentrum München)

能看到这些细胞,就有机会找到其中的转移癌细胞。但纯靠人工去寻找依然费时费力,没有实际的应用价值。为了快速找到小鼠身体里的所有癌症转移迹象,研究人员们利用深度学习技术,开发了一种叫做DeepMACT的算法。它不仅能帮助我们找到小鼠体内的癌症转移,还可以告诉我们,哪些转移位点已经被药物“盯上了”,又有哪些位点“逃之夭夭”。

▲利用这一工具,我们能够快速找到癌症发生转移的位点(蓝色:器官;紫红色:肿瘤)(图片来源:©Helmholtz Zentrum München)

更令人欣喜的是,这种深度学习算法,只需要不到一个小时就可以完成所有的分析工作,且准确率和人类专家相当。相比之下,如果让人类来完成同样的工作量,则可能需要花上几个月的时间
利用这个工具,研究人员们对多种小鼠的癌症模型进行了研究,这包括了肺癌、乳腺癌、以及胰腺癌等常见的癌症类型。后续的研究也发现,不同的癌症,有着不同的转移模式。比如在乳腺癌里,在两周内,转移的位点会不断变多,逐渐增加肿瘤的负担。

▲本研究的共同第一作者潘晨琛博士(图片来源:ResearchGate个人主页)

“利用传统的生物荧光成像方法,是看不到这些特征的,”本研究的共同第一作者潘晨琛博士说道:“DeepMACT是首个能以整个身体的规模定量分析肿瘤转移的方法。”
研究人员们也指出,这种方法能让我们看到抗癌疗法的更多细节。目前,许多医药公司会开发抗体类药物,去与肿瘤进行结合,并抑制它们的生长。但这些抗体的覆盖率有多少?又有多少癌症转移的位点会成为漏网之鱼?

▲这个工具也能告诉我们,哪些转移位点是现有疗法的“漏网之鱼”(蓝色:器官;白色:与药物结合的肿瘤;紫红色:没有药物结合的肿瘤)(图片来源:©Helmholtz Zentrum München)

研究的结果不是很乐观——实验里,科学家们使用的药物最多可以漏过23%的转移位点,约为四分之一!这也从某种意义上解释了为何许多癌症在治疗后,总会出现复发。
“与癌症的战斗已经打响了好几十年,而要彻底击败癌症,我们还有很长的路要走,”Ali Ertürk教授点评道:“为了开发更有效的癌症疗法,我们需要知道不同肿瘤类型如何发生转移,并开发出抑制这些转移进程的肿瘤特异性药物。”

▲不同的癌症有着不同的转移类型(图片来源:©Helmholtz Zentrum München)

综合来看,这项研究不仅能让我们看清癌症如何发生转移,还可以让我们在临床前就评估抗癌药物的覆盖率是不是够广。能登上《细胞》杂志的封面,可谓是实至名归。我们也期待它早日能应用于人类药物的开发,为癌症治疗带来新的洞见!(转化医学网360zhyx.com)

参考资料:

[1] Chenchen Pan et al., (2019), Deep Learning Reveals Cancer Metastasis and Therapeutic Antibody Targeting in the Entire Body, Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.11.013

[2] New algorithm detects even the smallest cancer metastases across the entire mouse body, Retrieved December 12, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-12/hzm--nad121019.php

来源:学术经纬

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