人舌鳞癌细胞

近日近日，吉林大学动物科学学院实验动物中心王东旭教授课题组与吉林大学口腔医院口腔颌面外科刘炜炜教授课题组在细胞外囊泡与舌鳞状细胞癌关系研究领域取得了新的进展。相关研究成果已发表在国际知名期刊《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》（IF:5.89，JCR 2区）。▲图1｜国际知名期刊《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》（IF:5.89，JCR 2区）近年来，针对舌鳞状细胞癌（TSCC）的治疗和诊断已取得了进展，但 5 年生存率仍然很低。治疗TSCC的方法主要为手术、放疗和化疗。在过去几十年中，中医药在癌症研究方面已被广泛应用。例如，从蜂蜜中提取的白杨素可以通过非编码RNA在多种癌细胞中诱导细胞凋亡并抑制增殖。并且，纳米结构也已被广泛研究用于癌症治疗中的药物递送和诊断，例如金纳米粒子 (AuNPs)。细胞外囊泡（EVs）是由细胞释放到细胞外环境中的小囊泡。EVs 由脂质双层膜组成，该膜包裹着小的无细胞器的细胞质，EVs 的摄取特定于细胞类型。但白杨素与金纳米粒子在单独运用时对癌症缺乏特异性，有证据表明，纳米粒子与 EVs结合可作为靶向癌细胞的药物载体。因此，纳米材料与 EVs 结合可以提高癌症治疗的效率。为了探究该方法，王东旭教授与刘炜炜教授团队首先使用白杨素治疗 TSCC 细胞和分离的 EVs-白杨素。然后将四氯金酸（HAuCl4）与 EVs-白杨素一同孵育形成 Au-EVs。在 EVs-Con 和 EVs-chrysin 之间进行转录组测序筛选后，对 let-7a 家族进行了分析。该研究结果表明，Au-EVs 通过TSCC中的 let-7a 诱导细胞凋亡。▲图2 ｜实验方案示意图文章中，研究 Au-EVs在体内的抗肿瘤作用的实验使用了博鹭腾AniView600多模式动物活体成像系统拍摄观察。在该实验中，首先将SCC9 细胞注射到裸鼠体内。7天后，将Au-EVs注射到肿瘤下方，并在第8天和第15天用近红外光照射裸鼠并进行肿瘤生长分析。结果表明，Au-EVs具备肿瘤靶向性，且荧光强度随时间增加而增加。此外，近红外辐射可以淬灭 Au-EVs 的荧光。在第21天时收集肿瘤，与预期结果相符，Au-EVs 与 NIR 结合显着抑制了肿瘤生长，并且没有改变体内其他器官。这些结果表明，Au-EVs 有效地介导了等离子光热疗法（PPT）并抑制了体内肿瘤的生长。▲图3｜注射Au-EVs 后的荧光强度本研究发现，Au-EVs作为一种新型纳米材料，在SCC9 细胞中具有吸收特异性。在经过近红外辐射后，Au-EVs 能够有效增强细胞凋亡。通过RNA-seq,筛选 EVs-chrysin miRNA,Let-7a-3p，并且过表达let-7a-3p会诱导细胞凋亡，此结果表明经NIR 处理的 Au-EV 显著抑制了体内肿瘤的生长。综上所述，本研究结果提供了一种能够提高 AuNPs 靶向性的纳米材料，并且该材料可能与针对 TSCC 的疗法相关。论文链接：doi: 10.3389/fbioe.2021.766380

以色列物理学家研发使用黄金纳米粒子检测早期癌症的方法首次通过人体测试。以色列巴伊兰大学纳米科技及先进材料研究所的德奥尔· 菲克斯勒教授率领的团队，经过5年的研究证实了纳米技术在癌症早期诊断中的光明前景。他们研发的非侵入无辐射光学系统，被用于检测脑部、颈部及口腔癌症，也可用来检测位于舌头、咽喉部位的癌症发病情况。该方法已在动物身上测试成功，最近也通过了人类测试，被确认有效。 　　几分钟即可检测出癌症且成功率超过90% 　　这种发明是如何工作的?如果一位口腔感到疼痛并伴有其他病症的患者去看医生，有一种令人不安的可能就是，该患者正受到口腔癌、舌癌或喉癌的折磨。医生要求患者使用一种特殊的混合物漱口，几分钟后便能确认患者是否患有癌症。 　　这样的测试很简单，患者只要花上几分钟，用含有黄金纳米粒子的混合物漱口，这些粒子能够有效给癌细胞着色，着色部位被一个专门研发的工具扫描成图，医生便可在电脑屏幕上查看结果。当前的临床试验表明，该方法可成功检测出人类舌头及咽喉部位的癌症。舌癌的检测在特拉维夫大学牙医学院进行，咽喉癌的检测由舍巴医学中心耳鼻喉部完成。菲克斯勒说：&ldquo 我们将试验结果和病人活检结果进行对比，该试验的成功率超过90%。&rdquo 　　两种技术手段成就这一快速检测技术 　　菲克斯勒研发的检测方法包括了两种在医学领域还未充分展示其全部潜能的技术手段，&ldquo 物理扩散&rdquo 技术和&ldquo 纳米技术&rdquo 。 　　&ldquo 物理扩散&rdquo 技术发展于上世纪70年代末，主要的理论基础是光束在身体器官上的反射能够帮助检测肿瘤。对被器官阻碍的光线扩散的研究可以显示出器官哪一部分吸收或反射了光线，从而有助于检测癌细胞生长。菲克斯勒说：&ldquo 研究者们花费了很长时间构建模型，尝试找出光线反射原理下器官发生了什么，然而该领域的研究停滞了一段时间，因为该模型无法确切显示肿瘤是否被检测到，也无法确认扩散源是否来自身体的不同部分。作为基础研究的极好模型，事实证明它没有多少临床价值。&rdquo 他解释道：&ldquo 被称为漫反射的理论模型自20世纪80年代就很流行，但对癌症的检测不能仅依赖于光线对器官的反射这一依据，要确认癌细胞是否生长，我们需要能够更好地描绘器官图像的物质或微粒。&rdquo 　　&ldquo 大约12年前，一种被称为分子药剂的新思路进入人们的视线。&rdquo 菲克斯勒说。和先前寻求大体图像的思路不同，新思路希望寻求分子层面的结论。以此思路为基础，一种被称为&ldquo 对比成像&rdquo 的方法在近十年中研发出来。运用该方法，医生将一种秘密药剂注射到患者身体中，植于医生希望探测癌细胞生长的地方，从而获得所需图像，这种秘密药剂就是纳米粒子。其中，黄金纳米粒子因其无毒且与人体具有较好的集成度而被广泛使用。 　　&ldquo 事实上，纳米粒子是在我们血液中运行的小型机器人。&rdquo 菲克斯勒解释说，&ldquo 当纳米粒子在癌症抗体分子中时，我们可以观察到，这些粒子能够黏着于癌细胞。因此无需核磁共振或CT检查，癌细胞便可被识别出来。因为某种量子特性，黄金纳米粒子在一定的波长下能够对光线产生很强的反射作用。&rdquo 　　近年来，一种使用黄金纳米粒子成像的技术被研发出来，基于这种技术的疾病探测和治疗仪器随之出现，但这种仪器有个实质问题，即如何平衡创建高清质量的图像与所需黄金数量的关系。 　　新算法模型还可将该技术扩展于检测其他疾病 　　菲克斯勒和他的同事对自己的探测方法不断改进。&ldquo 这就像在寻找隧道。&rdquo 他解释道，&ldquo 仅探测外部环境找到隧道并不容易，有时候你需要等待有人从里面出来。我们不仅依据粒子反射的光线，同时还根据人体组织上光线扩散产生的效果检测癌细胞。&rdquo 　　研究人员改变了黄金纳米粒子传统的球形形状，把它做成了杆形，改变了粒子反射波的长度，使粒子更深入地穿透到人体组织中。更重要是，他们研发了一种数学算法，能将粒子反映的信息转化成实际的图像。&ldquo 粒子穿透组织，我们看不到反射。&rdquo 菲克斯勒说，&ldquo 但我们可看到它们如何在人体组织内影响光扩散。基于从组织细胞反射出来的光子数量，可建立计算数学函数。&rdquo 　　菲克斯勒的方法不限于癌症检测，他还在开发多发性硬化症的诊断方法。他的研究引起了国际科学界的关注， 去年6月，伦敦医学院为他颁发奖学金，资助其之后一年在伦敦国王学院与其他科学家一同继续此研究。44岁的菲克斯勒出生于特拉维夫，现任巴伊兰大学先进光学显微镜实验室主任。 他在瓦伦西亚大学完成博士后工作，曾在中国华南师范大学激光研究所担任客座教授。

颜宁和邓东在实验室 　　很难想象眼前这群学生模样的人是传说中的&ldquo 科学家&rdquo 。 　　都是彩色T恤、卡其色中裤、架着眼镜的青涩面孔。团队里最&ldquo 老&rdquo 的博士后邓东33岁，站在清华大学生命科学院楼门口，带着耳机摇头晃脑地听着歌，以至于上门采访的中国青年报记者毫不犹豫地从他面前径直走了过去。 　　事实上，这个团队在世界顶级科学杂志《自然》上发表的最新成果，几乎是全国人民都知道的&ldquo 饿死癌细胞&rdquo 新闻。新浪微博的&ldquo 饿死癌细胞&rdquo 话题被网友浏览过435万次，连手机应用给用户推送的头条新闻也写着&ldquo 人类有望饿死癌细胞&rdquo 。 　　有人注意到，这项听起来非常高大上的新成果后面，是一帮年轻科学家。团队中多数成员，都是传说中的&ldquo 90后&rdquo 。 　　在愚人节得知论文被《自然》接受，邓东的第一反应是对方在开玩笑 　　6月7日，邓东沙哑着嗓子接受了中国青年报记者的专访。他解释说，前一天晚上，和同事们庆祝论文的发表，在KTV里&ldquo 唱嗨了&rdquo 。 　　他想重新解释一下自己的这项研究：&ldquo 要达到饿死癌细胞的程度，大概是几十年以后的事了。&rdquo 　　被大众认为&ldquo 饿死癌细胞&rdquo 的这项研究，实际是关于一个名为&ldquo GLUT1&rdquo 的葡萄糖转运蛋白。在我们的人体中，这个小家伙专门负责将能量的来源&mdash &mdash 葡萄糖&mdash &mdash 运送进一个个细胞里。 　　&ldquo 如果一个细胞是拳头那么大，葡萄糖分子顶多芝麻粒大小。&rdquo 邓东说。他懂得如何用简单易懂的语言描述自己的研究：&ldquo GLUT1就像是一道&lsquo 门&rsquo ，能量得从那门里进来。你想想我们周围的门有多少样子?木头的、玻璃的、朝里面开或者向外面开、还可能是旋转的自动门&hellip &hellip 我们现在就是摸清了这扇门的样子。&rdquo 　　这扇&ldquo 门&rdquo 是两束呈螺旋状的晶体，能牢牢扎在不溶于水的细胞膜上，让葡萄糖从螺旋之间&ldquo 溜&rdquo 进去。 　　但是，是不是真有这么一个&ldquo 塞子&rdquo ，能把癌细胞身上的这道门堵住呢? 　　邓东在今年4月1日收到了论文被《自然》杂志接受的消息，这位&ldquo 80后&rdquo 青年的第一反应是：不是骗我吧? 　　所以他绷住了，假装没看到来自导师的短信。最后他的导师、清华教授颜宁绷不住了，一个电话打过来：&ldquo 你怎么没反应呢?!&rdquo 　　颜宁今年37岁，被《人民日报》形容为&ldquo 我国生命科学领域杰出的青年科学家&rdquo 。她2007年从普林斯顿大学回到清华担任教授，是学生口中的&ldquo 大美女&rdquo 和&ldquo 偶像&rdquo 。她&ldquo 很爱跟人开玩笑&rdquo ，路过清华生命科学院三楼的走廊，清脆的笑声在一楼都听得见。 　　对她来说，在诸如《自然》或《科学》这样的期刊上发表论文并不稀奇，但这回邓东团队做出的成果分外不同&mdash &mdash 她终于可以在博客上写下一行句子：达到了我来清华时候的第一个目标，做出了想做的! 　　在颜宁刚回清华大学当老师的时候，有前辈对她描述过做科学家的三种境界：最下层的，是把科学家当做一种&ldquo 职业&rdquo ，将科研当成一种谋生手段 第二层的是&ldquo 兴趣&rdquo ，追求自己所喜欢的东西 最高的一层是&ldquo 永生&rdquo 。 　　前辈说到这一点的时候，颜宁的脑海中想起的是李白与杜甫，那些虽然去世、但姓名永远留在历史中的人物。 　　&ldquo 对颜老师来说，这是她从建立这个实验室起，最想做的课题&rdquo ，邓东解释说，&ldquo 就像我们的人生都是有一个追求目标的，而我们最想的是把某个世界级的课题做出来、解释一个什么样的科学问题。&rdquo 　　这项成果得到了美国科学院院士、转运蛋白研究专家罗纳德· 卡百克的盛赞：&ldquo 学术界对于GLUT1的结构研究已有半个世纪之久，而颜宁在世界上第一个获得了GLUT1的晶体结构，从某种程度上说，她跑赢了过去50年从事其结构研究的所有科学家。这也是至今获得的第一个人源转运蛋白的结构，并代表了一项重要的技术突破。&rdquo 　　和两位&ldquo 大侠&rdquo 一块儿&ldquo 跑赢过去50年所有结构研究科学家的&rdquo ，还有三位&ldquo 小弟&rdquo ：博士二年级的徐超、吴建平，以及生命学院的本科生孙鹏程。 　　GLUT1是特别不安分的对手，被颜宁形容为&ldquo 人来疯&rdquo 　　&ldquo 你未来有什么目标?&rdquo 中国青年报记者问本科即将毕业的孙鹏程。 　　&ldquo 继续做下去，做出更好的东西。&rdquo 他不假思索地说。 　　&ldquo 你的目标太近了&rdquo ，邓东迅速纠正了孙鹏程的想法，&ldquo 理想总是要远大一点的&mdash &mdash 我觉得你的目标应该是5年之内顺利毕业。&rdquo 　　科学家的生活，当然就是被&ldquo 看文献&rdquo 和&ldquo 做实验&rdquo 填满了。不过在颜宁实验室里的这群人，还喜欢看《中国好声音》、《爸爸去哪儿》以及《舌尖上的中国》。 　　&ldquo 什么红我们就看什么，然后在实验间隙大家都聊&rdquo ，邓东总结了一下《舌尖上的中国》其中一集的内容：安徽毛坦厂中学的学生们为了高考在拼搏，全国各地的家长们则在为了孩子们的高考而拼搏，所以这辈子就指着这一考试了。 　　邓博士一边说，一边龇牙咧嘴。他自个儿是研究生才考进清华的。 　　另一方面，徐超出自艺术之家，却打小就立志要当科学家&mdash &mdash 考大学的时候，只填了生物一个专业。对这个气质还像高中生的年轻人来说，进实验室是顺理成章的选择。 　　孙鹏程黑黑壮壮的，与白净的徐超坐一块儿，也看不出来谁年纪大。他形容自己学生物是&ldquo 掉坑里了&rdquo ：想想上高中那会儿，全社会都在使劲忽悠，&ldquo 21世纪是生物科学的世纪&rdquo ! 　　不管怎样，等这几个小弟被选进颜宁的实验室时，大师兄邓东还是用恶搞片《一个馒头引发的血案》里的名句来引诱他们：&ldquo 跟着东哥，有肉吃!&rdquo 　　他们要搞定的GLUT1，是一个特别不安分的游戏对手，被颜宁形容为&ldquo 人来疯&rdquo 。它的个头小到不可能透过显微镜来一探究竟，性格又活泼，不乐意聚拢了排成队让科学家参观。 　　邓东等人的主要任务，就是把这些个葡萄糖转运蛋白们捉起来，攒在一处，直到能够从上千万个一模一样的蛋白组成的晶体身上摸索出它们的模样。 　　孙鹏程和徐超负责&ldquo 捉&rdquo ，从两种表达体系里面纯化出大量实验需要的蛋白质 吴建平帮着他们收集数据，邓东则把他们的成果&ldquo 攒&rdquo 起来，和颜老师一起设计实验，令蛋白质结晶。 　　每周，他们与颜宁讨论课题的进程，得到指导与建议。 　　邓东给队友定下的日程被称为&ldquo 7· 11&rdquo ：大家要早晨7点到实验室，晚上11点离开。 　　这种规矩应用到一帮90后身上，就变成了&mdash &mdash 早上7点20，邓东醒过来，一拍脑袋往食堂赶，孙鹏程可怜巴巴地打来电话：&ldquo 东哥，我在实验室门口等着呢&rdquo 而徐超呢，4个小时前刚刚离开实验室，现在睡得正香。 　　时间一长，邓东发现也只能这样了：孙鹏程永远是最早到，最早走的，而中午才姗姗来迟的徐超也实验到半夜三点。他们的团队，就是大家都根据自己的作息来工作，人们穿着白大褂在实验室里来来往往，这里的灯，每天只有4个小时是暗着的。 　　做实验就像走在一团迷雾中，不知道下一步是深渊还是光明 　　&ldquo 我们用4年时间，看看这100条路里面哪一条路能走。&rdquo 一年前，决心死磕GLUT1的时候，邓东就这么跟团队说。 　　在可能的100条路里，几个年轻人得一条条地试过来。国外的研究人员钻研葡萄糖转运蛋白已有数十年，而在清华大学这间成立不到10年的实验室里，他们没有那么多经验。 　　他心里也飘过念头&mdash &mdash 最糟糕的话，也许几十年都做不出结果来：&ldquo 做实验最苦的地方，是你就好像走在一团迷雾中，不知道下一步是深渊，还是下一步就见到光明。如果陷入深渊，那就不能自拔了。&rdquo 　　这也是孙鹏程觉得最要命的地方。有那么大半年，他就在不断地迎接失败：&ldquo 这不对，那也不对，方法得不断改换。&rdquo 　　而这种很可能会&ldquo 不能自拔&rdquo 的研究工作并不会立即转化成可以实打实看见、应用的东西。 　　就譬如这回被媒体说成&ldquo 饿死癌细胞&rdquo 的研究，其实只是弄清了GLUT1这扇&ldquo 门&rdquo 的结构。这项研究成果也许可能是医学的福音：癌细胞消化葡萄糖所能产生的能量，不到普通细胞的15%，因此，癌细胞需要更多的葡萄糖转运细胞来帮它输入能量。在摸清了GLUT1晶体结构之后，根据其工作机理对癌细胞实施人工干预，也就成了未来可能发生的一种情况。 　　但是，就算这真的可行，到能够实施的那一步，也得是&ldquo 20年以后&rdquo 了。 　　&ldquo 目前这些都还在初级阶段。我们读过一些论文，了解可能有一些方式能作用于葡萄糖转移蛋白&rdquo ，邓东并不认为自己的这项研究重点是治病，&ldquo 对科学家来说，最重要的就是对未知世界的探索。&rdquo 　　为了让性格活泼的GLUT1能乖乖结晶，这些小伙子在低温的实验室里工作。翻阅大量文献后，他们找到了一个突变，让它以比平时慢了几千倍的速度持续工作。 　　今年1月，邓东发现了一颗颇为理想的结晶。因为从前有过把盐晶误认的糗事，他憋着没敢太激动，跟颜宁汇报的时候也只轻描淡写地提了一句。最后的确认要带到上海同步辐射光源去检验，等待结果的时候，邓大师兄这么安慰小弟：&ldquo 反正至少是个膜蛋白结构。&rdquo 　　上海真正传回信息的时候是1月17日晚上，所有成员都在实验室里，守着电脑。邓东看到电脑上模模糊糊地出现了一团深蓝色线条，他划拉了一下屏幕，见到了明显的一圈圈的螺旋形。那是典型的转运蛋白的结构。 　　实验室里所有人一阵欢呼，邓东一句话没说，跑出了实验室。 　　&ldquo 你可以想象那画面，深夜的教学楼，一个人蹬蹬蹬从走廊这头跑到那头，闯进颜老师办公室，瞪着她三秒钟，一个字都没说出来，就朝着她点了点头&rdquo ，邓东回忆道，&ldquo 然后两个人蹬蹬蹬从走廊那头跑回这头。&rdquo 　　&ldquo 那一刻我已经知道，这一定是一个里程碑式的研究结果。&rdquo 邓东说。 　　当今年的4月1日，《自然》杂志正式通知他们论文被接受的时候，邓东最激动的时候已经过去了。因为不想显得自己&ldquo 太hold不住&rdquo ，他连导师的短信都没回复。 　　直到颜宁给他打来电话催问。 　　&ldquo 我&hellip &hellip 我在给您回邮件。&rdquo 邓东磕磕巴巴地回复说。 　　谁也不知道，在接到短信后的几分钟里，邓东把自己关在屋里，&ldquo 小哭了一下&rdquo ，&ldquo 辛苦了那么久，总算没有白白浪费&rdquo 。