光遗传学在癌症和炎症性疾病治疗中的新突破

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光遗传学在癌症和炎症性疾病治疗中的新突破

2024年7月1日，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（2024USNews美国大学排名：35）的研究人员报道了一种利用光精确靶向问题细胞并引发死亡的新方法，这一发现可能为癌症和炎症性疾病的治疗带来革命性的变化。研究团队通过光遗传学方法，使细胞对光作出反应，进而通过聚集蛋白复合物模拟炎症性细胞死亡的激活途径。这一过程不仅有助于创建疾病干预的免疫疗法技术，还为未来的研究提供了新的方向。

光遗传学在靶向细胞死亡中的应用

光遗传学是一种利用光来控制细胞活动的技术，近年来在生物医学研究中得到了广泛应用。2023年12月27日发表在《科学报告》上的一项研究，利用拟南芥蓝光受体CRY2的PHR结构域，设计了光遗传学方法，快速调控Caspase-8在细胞系统中的激活。研究开发了两种光遗传学策略，Opto-Casp8-V1和Opto-Casp8-V2，能够在蓝光刺激下迅速控制Caspase-8的激活，促进细胞凋亡。实验证实，Opto-Casp8-V2比Opto-Casp8-V1具有更高的效率。

这一研究为利用光遗传学工具在癌症治疗中调控细胞凋亡提供了新视角。研究结果表明，Opto-Casp8-V1和Opto-Casp8-V2能够在HEK293T和HeLa细胞中诱导细胞凋亡，为精准调控Caspase-8介导的细胞凋亡提供了新途径。这一技术的成功应用，展示了光遗传学在靶向细胞死亡中的巨大潜力。

炎症性细胞死亡途径的研究进展

炎症性细胞死亡途径在癌症和炎症性疾病的进展中扮演着重要角色。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员利用光敏感蛋白使细胞对光作出反应，从而触发炎症性细胞死亡途径，激活免疫系统。这一方法有望为癌症和炎症性疾病的治疗提供新的理解和方法。

研究人员使用光遗传学方法，将植物的光敏感基因插入肠细胞培养物中，与调节炎症性细胞死亡的蛋白RIPK3基因结合。通过触发光敏感蛋白聚集，模拟激活途径，从而精确靶向细胞并启动其死亡途径。除了杀死细胞本身，诱导炎症性细胞死亡途径还能激活免疫系统响应，释放化学物质刺激周围细胞并吸引T细胞，有助于免疫系统识别和攻击威胁。

这一研究对神经退行性疾病和炎症性肠病等疾病的进展具有重要意义。为了进一步研究炎症性细胞死亡和免疫反应在癌症和其他炎症性疾病中的作用，伊利诺伊大学团队计划在小鼠中实施他们的系统。该研究得到了美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会和伊利诺伊州癌症中心的支持。

利用光进行免疫疗法的技术

光免疫疗法是一种新兴的癌症治疗方法，通过使用光来激活免疫系统，从而攻击癌细胞。2024年1月/2月，Photonics Spectra报道，美国马里兰大学帕克分校的研究人员与医疗激光制造商Modulight合作，展示了通过将定向的光基技术与激光辅助内窥镜和荧光引导治疗规划相结合，可以改善光免疫疗法的疗效、安全性和一致性。

他们设计了一种药物传递系统，使用定向的、光活化的、多药剂量脂质体（TPMAL），这种系统包含标记有荧光标记的化疗药物，可以改善治疗传递并监测体内难以治疗位置的转移瘤的生长。研究人员成功地将三种光免疫疗法技术结合起来，帮助防止转移性癌症的扩散和复发，同时最大限度地减少治疗的副作用。

他们的方法在小鼠模型中展示了14倍的药物传递改善，并通过荧光引导光剂量监测在超过50%的小鼠中进行了。这一研究表明，定向光医学药物传递、成像和治疗反应监测的结合可以帮助防止癌症的复发和扩散，同时最小化治疗的副作用。研究人员正在努力建立一套生物标志物面板，以便医生能够在治疗过程中迅速确定每位患者的最佳剂量。这一方法可以实现个性化剂量，从而在单个会话中最大限度地提高治疗效果。

癌症研究的资金来源

癌症研究的进展离不开充足的资金支持。2024年5月23日，美国癌症协会（ACS）宣布批准了2800万美元的新外部发现科学（EDS）研究和职业发展资助。这些资助将从2024年7月开始资助美国各地机构的研究人员。此次资助旨在支持癌症研究的多个领域，包括基础、临床、人口、实施/传播研究以及跨学科团队科学。

此外，还颁发了ACS教授奖和ACS IMPACT教授奖给两位新获奖者，以表彰他们在癌症研究领域的杰出贡献。这些奖项还强调了在领导、服务和指导方面的卓越记录。除了研究资助外，还有两位获得Mission Boost Stage II资助的研究人员，他们致力于将基础研究转化为人体测试。这些资助将推动创新的高风险/高回报项目，以改善癌症治疗和研究。