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癌癥組織由異質(zhì)性種群組成，其中包含一些癌癥干細(xì)胞（CSC）和大多數(shù)分化的非CSC。CSC的增長(zhǎng)速度很慢，且是抗治療的。，CSCs能夠在細(xì)胞外排泄化學(xué)治療劑并增強(qiáng)對(duì)活性氧的保護(hù)作用，這對(duì)靶點(diǎn)治療尤為重要。但鑒定CSC細(xì)胞非常困難，因?yàn)樗鼈儍H少量存在于癌組織中。目前，迫切需要建立CSC的快速檢測(cè)方法。
日本北海道大學(xué)Shinya Tanaka與龔建萍團(tuán)隊(duì)用雙網(wǎng)絡(luò)（DN）水凝膠來(lái)有效檢測(cè)CSC，DN凝膠由聚（2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸）（PAMPS）和聚（N，N-二甲基丙烯酰胺）（PDMAAm）組成，楊氏模量約300 kPa。聚合物水凝膠由含大量水的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成，且彈性模量能夠模擬人體組織，因此它們表現(xiàn)出類(lèi)似于生物組織的柔軟和濕潤(rùn)的特性。這種水凝膠可以刺激細(xì)胞膜，并誘導(dǎo)細(xì)胞反應(yīng)，引起各種基因表達(dá)。成果以“Rapid reprogramming of tumour cells into cancer stem cells on double-network hydrogels”發(fā)表在期刊《Nature Biomedical Engineering》。重點(diǎn)與亮點(diǎn)：1，雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠可迅速地將分化的癌細(xì)胞重新編程為CSC。DN凝膠起著調(diào)節(jié)干細(xì)胞的微環(huán)境作用，以誘導(dǎo)癌干細(xì)胞。6種人類(lèi)癌細(xì)胞系接種在DN凝膠上后，細(xì)胞開(kāi)始聚集，在24小時(shí)內(nèi)形成代表CSC的球形膠體，并觀(guān)察到與癌癥干性相關(guān)的標(biāo)記基因。2.與在單網(wǎng)絡(luò)凝膠上培養(yǎng)的腦癌細(xì)胞相比，在DN水凝膠上培養(yǎng)并顱內(nèi)注射到免疫缺陷小鼠中的人腦癌細(xì)胞具有更高的致瘤性。3，DN凝膠可與包括整聯(lián)蛋白的細(xì)胞表面蛋白相互作用，誘導(dǎo)酪氨酸激酶的磷酸化，凝膠誘導(dǎo)的原發(fā)性腦癌細(xì)胞的CSC被血小板衍生的生長(zhǎng)因子受體的抑制劑消除，從而誘導(dǎo)與細(xì)胞干性相關(guān)的蛋白（如SHH 29和GLI1 ）的表達(dá)。4，這項(xiàng)工作使用DN凝膠來(lái)證明癌細(xì)胞重編程的分子機(jī)制，這將有助于鑒定特異性根除CSC的試劑，從而改善未來(lái)癌癥患者治療。作者認(rèn)為，DN凝膠誘導(dǎo)CSCs可能會(huì)促進(jìn)三項(xiàng)臨床應(yīng)用：鑒定新的CSC標(biāo)記物，從而能夠篩查各種不同癌癥的治療方法，如發(fā)病率不斷上升的間皮瘤；使用DN凝膠和來(lái)自患者的活檢標(biāo)本進(jìn)行CSC的早期診斷，然后可以通過(guò)分子靶向治療對(duì)患者進(jìn)行治療；高通量試劑篩選，尤其是用于消滅CSC的試劑。圖1：DN凝膠快速誘導(dǎo)6種人類(lèi)癌細(xì)胞系的CSC。圖8：水凝膠活化的重編程現(xiàn)象的分子機(jī)理。原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41551-021-00692-2