研究院醫(yī)工所神經(jīng)工程研究中心研究組發(fā)現(xiàn)，光感基因調(diào)控技術(shù)抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤的生長增殖。
膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)病率zui高的腫瘤，占全身惡性腫瘤發(fā)病的2%-3%，其惡性程度及其致死率和致殘率均很高。傳統(tǒng)的放療、和生物治療方法等雖可以在一定程度抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤生長，但由于這些方法對膠質(zhì)瘤細(xì)胞治療無高度選擇性且副作用大等缺點，因而一種針對膠質(zhì)瘤細(xì)胞高選擇性和靶向性的干預(yù)技術(shù)不僅是針對膠質(zhì)瘤這一疾病的基礎(chǔ)研究需要，也是探索未來新的治療手段的需求。
本項研究的立足點在于：膠質(zhì)瘤細(xì)胞細(xì)胞膜的極性變化可以影響細(xì)胞內(nèi)的分子信號通路，從而在膠質(zhì)瘤的存活，生長，轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。如何實現(xiàn)地調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的膜狀態(tài)，進而靶向性的、單純的調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的分子信號傳導(dǎo)通路，進而實現(xiàn)調(diào)控腫瘤的增殖和分化是本項研究重點解決的問題。
為實現(xiàn)上述研究目的，研究人員將光感基因調(diào)控技術(shù)(Optogenetics, 譯為光遺傳技術(shù))運用到腫瘤生物學(xué)的研究中。他們首先將光基因(ChETA)轉(zhuǎn)染到神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞系和原代膠質(zhì)瘤細(xì)胞，通過藍(lán)光來精細(xì)調(diào)控膠質(zhì)瘤細(xì)胞膜電shengli特性，發(fā)現(xiàn)光照射可以選擇性地顯著降低膠質(zhì)瘤細(xì)胞的存活率。
進一步分析發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光照射可以干擾膠質(zhì)瘤的細(xì)胞周期分布，抑制細(xì)胞周期因子表達(dá)和DNA的合成并明顯增加線粒體依賴性的細(xì)胞凋亡，表現(xiàn)為膠質(zhì)瘤細(xì)胞線粒體膜電位的降低和細(xì)胞色素c的增加。動物在體實驗顯示：藍(lán)光照射后可以明顯抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤的增長速度;將光基因轉(zhuǎn)染到顱內(nèi)原位的神經(jīng)膠質(zhì)瘤組織，并采用藍(lán)光照射后可以抑制腫瘤的原位生長并顯著提高荷瘤小鼠的存活率。進一步分析發(fā)現(xiàn)光照射可以抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的在體增殖，促進凋亡的神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞數(shù)量增多。
體外和動物在體的一系列實驗研究表明：通過光感基因調(diào)控技術(shù)，可以調(diào)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的膜電shengli特性，從而進一步抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長增殖和促進腫瘤細(xì)胞凋亡。在此項目中，通過與北京天壇醫(yī)院江濤課題組合作，在上實現(xiàn)了光敏感基因在人體來源的膠質(zhì)瘤細(xì)胞中的功能性表達(dá)和光調(diào)控下電活動的記錄。
本項研究解析了光感基因調(diào)控對神經(jīng)膠質(zhì)瘤增殖的影響效果及其分子機制，以及光感基因調(diào)控對皮下和原位顱腔神經(jīng)膠質(zhì)瘤生長的作用效果及其可能機制;探索了一條應(yīng)用光感基因神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在腫瘤發(fā)生、調(diào)控和干預(yù)機制研究中應(yīng)用的新思路;還建立并*了一套較為可應(yīng)用于動物體內(nèi)、體外光刺激的技術(shù)平臺和科研裝置研發(fā)平臺。此項研究不僅對神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞生物學(xué)研究提供了新的研究途徑，還將為研究腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜特征以及細(xì)胞內(nèi)離子變化對腫瘤增殖、凋亡的作用機制研究開辟了一個新的窗口。
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