研究團隊開發出一種創新型水凝膠，可以在24小時內將6種不同類型的人癌細胞系轉化為癌癥干細胞。

根據學術期刊CA: A Cancer Journal for Clinicians最新發布的全球癌癥數據顯示，2020年全球新發癌癥病例1929萬例，癌癥死亡病例996萬例。這一驚人數字意味著，盡管全球社會經濟發展在過去十年大幅增長，醫療水平和治療方法也在不斷提高，但仍無法阻擋癌癥發病率和相關死亡的迅速增長。對抗癌癥任重道遠。

目前，晚期癌癥患者的5年生存率仍然很低，其中一個主要原因是腫瘤中的癌癥干細胞，這些細胞不僅對放化療產生耐受性，還會隱藏起來，或者在體內循環，導致癌癥復發。

近日，發表在《Nature Biomedical Engineering》（IF=19）上的一項新研究中，來自日本北海道大學田中伸哉教授領導的研究團隊開發出一種創新型水凝膠，可以在24小時內將6種不同類型的人癌細胞系轉化為癌癥干細胞。這一研究成果將為開發新的癌癥療法和靶向癌癥干細胞的個性化藥物鋪平道路。

癌癥干細胞（Cancer Stem Cell，CSC），也稱癌干細胞，是指腫瘤中具有自我更新能力并能產生異質性腫瘤細胞的細胞。已知癌癥干細胞在腫瘤惡化和產生治療耐受性中發揮了重要作用。

研究通訊作者、北海道大學醫學部田中伸哉教授解釋說："癌癥干細胞是抗癌藥物的主要靶點，但由于它們在腫瘤組織中存在的數量非常少，因此難以識別。了解癌癥干細胞的分子機制對于開發更好的癌癥療法至關重要。"

已知癌癥干細胞需要一個非常特殊的微環境。在這項研究中，研究人員調查了他們的新型水凝膠是否可以重新創造出誘導癌干細胞的合適環境。這種新型水凝膠稱為雙網絡水凝膠（Double-Network hydrogels），由兩種化學物質組成的網絡，并含有大量水分，使其具有類似生物組織的柔軟和濕潤特性。

在該研究中，雙網絡水凝膠在短短24小時內就將6種不同的人類癌細胞系（腦癌、子宮癌、肺癌、結腸癌、膀胱癌和肉瘤）中分化的癌細胞快速重編程為癌癥干細胞。將癌細胞置于雙網絡水凝膠上，它們開始形成球形結構，并產生已知是癌癥干細胞標記的特定分子，如SOX2和Oct3/4和Nanog，表明它們已經被重新編程。

與在單網絡凝膠上培養的腦癌細胞相比，在雙網絡水凝膠上培養并顱內注射到免疫缺陷小鼠中的人腦癌細胞具有更高的致瘤性。

此外，研究人員確認了一些參與癌細胞重編程的分子機制。他們發現，鈣通道受體和骨橋蛋白（osteopontin）是誘導癌癥干細胞的關鍵。

他們還發現，來自患者的腦癌細胞在雙網絡水凝膠上培養后，產生了名為血小板衍生生長因子的受體。通過添加這些受體的分子抑制劑，他們可以靶向性地消滅癌癥干細胞，這說明雙網絡水凝膠可以用來選擇治療藥物。

田中說："這為研究能靶向癌癥干細胞的藥物鋪平了道路。未來，雙網絡水凝膠可以用于優化癌細胞類型的診斷和開發個性化藥物，從而改善癌癥患者的預后。"

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來源：生物探索

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