抗癌藥物的研發關鍵：模擬癌細胞真實的生存環境

撰文丨Anne Trafton

翻譯丨董依明

審校丨楊心舟

通常，對抗癌藥物的研究都會先在實驗器皿中進行，然後才在動物或人身上進行測試。但近些年大家逐漸意識到，實驗室內癌細胞的生長環境與自然狀態下腫瘤細胞的生長環境並不吻合，這種差異可能會導致實驗結果產生誤差。

組織液是存在於細胞周圍間隙的液體環境。在一項新的研究中，麻省理工的生物學家分析了胰腺癌細胞的組織液，發現其與實驗室培養基的成分並不相同，而且也不同於用於營養供給與廢物排出的血液成分。

「培養基的成分與組織液越相似，我們就能更準確地對抗癌藥物進行研究。」Matthew Vander Heiden說道，他是麻省理工學院生物學副教授，也是 Koch 綜合癌症研究所的成員。

「很明顯，培養癌細胞的微環境很重要，但我認為現在已經轉向基因分析技術來開展癌症研究，人們通常會忽略「培養環境」的問題。」Vander Heiden說，他是該研究的主要作者之一。

環境很重要

癌細胞代謝的方式與大多數細胞不同，這種特殊的營養獲取策略可以讓癌細胞獲得生長所需的原料，不斷分裂形成更多的癌細胞。近年來，科學家們一直致力於開發干擾癌細胞代謝的藥物，並在2017年批准了一種用於治療白血病的藥物。

在培養皿中測試藥物對癌細胞生長的干擾能力至關重要。通常，培養基需要碳源（如葡萄糖），氮源，還有一些其他的營養素。然而過去幾年，Vander Heiden的實驗室發現，藥物在培養基與小鼠模型中對癌細胞的作用效果並不相同。

Whitehead 研究所的成員兼麻省理工學院生物學教授David Sabatini也發現，對比藥物對兩種培養基中癌細胞的影響：類似人體血漿成分的培養基與傳統培養基，產生的結果也不同。

「世界各地的類似結果都表明，癌細胞的生長環境對實驗結果的確很重要，」 Vander Heiden說。「這倒給我們提了個醒，要真正了解癌症細胞依賴怎樣的條件生存，我們必須將其培養在準確的環境中。」

為此，研究團隊最終決定對組織液的成分展開研究，組織液可以吸收毛細血管擴散到血液中的營養物質，其組成成分並不是與血液完全一樣。而在腫瘤細胞之間的組織液成分差異就更大，因為腫瘤中的血液供給不如正常組織。

於是，特別缺乏營養素的胰腺癌成了實驗的對象。研究人員將組織液從小鼠胰腺腫瘤中分離，使用質譜法測量了其中100多種營養素的濃度，發現組織液的組成與血液的組成不同（並且通常與培養基的組成也不同）。研究結果顯示，腫瘤組織液耗盡的一些營養素是對免疫細胞功能很重要的氨基酸，包括精氨酸，色氨酸和胱氨酸。

但並非所有營養素都在組織間液中耗盡，裡面有一些營養素甚至更為豐富，包括一些由癌細胞產生的氨基酸，如甘氨酸和谷氨酸。

癌細胞的位置很重要

將胰腺腫瘤細胞的生長與肺癌細胞進行對比，研究人員發現組織液的成分會因腫瘤在體內的位置而異；而在相同位置生長，但基因組成具有差異的癌細胞，它們的組織液也存在輕微差異；然而實驗發現，「基因」並沒有「腫瘤位置」具有那麼大的影響。「組織間液中營養素的成分，主要是由腫瘤內癌細胞與非癌細胞之間的相互作用決定的。」Vander Heiden說道。

科學家此前發現，癌細胞可以通過募集那些非癌細胞幫助重建腫瘤周圍的環境來保證癌細胞的存活和傳播，包括支持性基質細胞和免疫細胞。Vander Heiden的實驗室和其他研究小組正致力於開發模擬腫瘤組織間液的培養基，力求探索在這種環境中生長的腫瘤細胞，是否可以用於更準確地預測癌症藥物如何影響體內細胞。

https://medicalxpress.com/news/2019-04-fluid-tumor-cells.html

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