客观日本

利用iPS细胞一周时间判断化学物质的致癌性

2020年06月29日 生物医药

日本冈山大学研究生院健康系统综合科学研究科纳米生物系统分子设计学研究室的妹尾昌治教授和杜娟博士组成的研究团队,全球首次实施的利用iPS细胞观察癌症干细胞的自然发生,以评估化学物质危险性的尝试取得了成功。研究团队着眼于分泌多种炎症相关物质的癌细胞系培养上清,认为培养上清再现了癌症的微环境,通过向其中添加各种化学物质培养小鼠的iPS细胞,调查了iPS细胞被诱导为癌症干细胞的时间。

在不添加化学物质的条件下,iPS细胞一般需要2周至4周变为癌症干细胞,研究团队调查了约100种化学物质,发现3种能在1周内将iPS细胞变为癌症干细胞的物质。

这项研究成果能在1周内找到促进癌症干细胞生成的化学物质。虽然利用该方法确认为阳性的物质还需要进一步进行详细的评估,但该方法作为初级评估能在短时间内尽可能多地评估化学物质,就这一点而言可以说是一种非常优秀的评估方法。对评估我们周围环境的化学物质的安全性具有重要意义。

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图:1周内评估化学物质促进iPS细胞变成癌症干细胞的风险

<现状>

据世界卫生组织(WHO)发布的数据,因癌症死亡的人数每年约占总死亡人数的13%,2018年约有1810万人被诊断为癌症,960万人死亡。原因被认为包括环境污染、饮食生活发生变化以及生活压力增加等,毫无疑问,癌症的治疗和预防是全球共同面临的课题。从预防的角度来说,对于这种高死亡率的癌症,尽可能地查清致癌物质,并注意日常接触非常重要。不过,评估致突变性化学物质致癌风险的方法虽然已经确立,但评估非致突变性化学物质致癌风险的方法还比较少,而且需要的时间比较长。

妹尾教授的研究团队2012年全球首次利用小鼠的iPS细胞成功培养出癌症干细胞,为癌症研究打开了新局面。通过利用iPS细胞人工培养性质不同的癌症干细胞,迄今为止已成功调制出多种癌症干细胞,此外还以该技术为基础,持续积累了有关癌症性质的新发现。

<研究成果>

此次研究着眼于分泌多种炎症相关物质的癌细胞系培养上清,认为培养上清再现了癌症的微环境,通过向其中添加各种化学物质培养小鼠的iPS细胞,调查了iPS细胞被诱导为癌症干细胞的时间。研究设定了以下条件,即不添加化学物质进行培养时,由于1周的时间不足,iPS细胞的分化细胞(正常)占优势,而向培养基中添加测试的化学物质时,1周后如果未分化细胞保持优势,则可判定为阳性(变为癌症干细胞)。研究团队利用该方法测试了约100种化合物,判定3种化合物为阳性,确认生成了癌症干细胞。

这3种化合物作为细胞内信号的抑制剂发挥作用,因此被认为是促进iPS细胞变成癌症干细胞的原因。调查此次生成的癌症干细胞的基因表达发现,有些方面与已经报告的癌症一致,但未能确认基因本身的异常。这是一个全新的发现,通过该研究获得的细胞被认为能提供了解癌症干细胞生成初期阶段的机制的线索,有助于在将来进一步推进开发。

■论文信息
题目:Signaling Inhibitors Accelerate the Conversion of mouse iPS Cells into Cancer Stem Cells in Tumor Microenvironment
期刊:《Scientific Reports》
DOI:10.1038/s41598-020-66471-2
URL:nature.com/srep/

日语发布原文

文:JST客观日本编辑部

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