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癌癥組織由異質性種群組成，其中包含一些癌癥干細胞（CSC）和大多數分化的非CSC。CSC的增長速度很慢，且是抗治療的。，CSCs能夠在細胞外排泄化學治療劑并增強對活性氧的保護作用，這對靶點治療尤為重要。但鑒定CSC細胞非常困難，因為它們僅少量存在于癌組織中。目前，迫切需要建立CSC的快速檢測方法。
日本北海道大學Shinya Tanaka與龔建萍團隊用雙網絡（DN）水凝膠來有效檢測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絡結構組成，且彈性模量能夠模擬人體組織，因此它們表現出類似于生物組織的柔軟和濕潤的特性。這種水凝膠可以刺激細胞膜，并誘導細胞反應，引起各種基因表達。成果以“Rapid reprogramming of tumour cells into cancer stem cells on double-network hydrogels”發表在期刊《Nature Biomedical Engineering》。重點與亮點：1，雙網絡水凝膠可迅速地將分化的癌細胞重新編程為CSC。DN凝膠起著調節干細胞的微環境作用，以誘導癌干細胞。6種人類癌細胞系接種在DN凝膠上后，細胞開始聚集，在24小時內形成代表CSC的球形膠體，并觀察到與癌癥干性相關的標記基因。2.與在單網絡凝膠上培養的腦癌細胞相比，在DN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。3，DN凝膠可與包括整聯蛋白的細胞表面蛋白相互作用，誘導酪氨酸激酶的磷酸化，凝膠誘導的原發性腦癌細胞的CSC被血小板衍生的生長因子受體的抑制劑消除，從而誘導與細胞干性相關的蛋白（如SHH 29和GLI1 ）的表達。4，這項工作使用DN凝膠來證明癌細胞重編程的分子機制，這將有助于鑒定特異性根除CSC的試劑，從而改善未來癌癥患者治療。作者認為，DN凝膠誘導CSCs可能會促進三項臨床應用：鑒定新的CSC標記物，從而能夠篩查各種不同癌癥的治療方法，如發病率不斷上升的間皮瘤；使用DN凝膠和來自患者的活檢標本進行CSC的早期診斷，然后可以通過分子靶向治療對患者進行治療；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6種人類癌細胞系的CSC。圖8：水凝膠活化的重編程現象的分子機理。原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41551-021-00692-2