斑马鱼是研究发育生物学的新兴模式动物。由于具有饲育容易、胚胎透明、体外受精、突变种多、遗传学工具成熟等诸多优点,斑马鱼近年来已成为研究脊椎动物发育与人类遗传疾病的新兴模式动物。
黑色素瘤的新靶点被锁定 斑马鱼模式生物可供药物试验
黑色素瘤是一种能产生黑色素的高度恶性肿瘤。大多见于30岁以上成年人,发生于皮肤、粘膜和内脏器官。黑色素瘤的预后多数较差,晚期可有淋巴道及血液转移。黑色素瘤和痣有一定相关性,60%的恶性黑色素瘤是由色素痣恶变而来。
而上周,在美国遗传学学会举办的一次会议上,科学家们介绍了黑色素瘤模型的最新情况,认为斑马鱼不仅能用于皮肤癌遗传学的研究,还能用于潜在药物的测试。
黑色素瘤的斑马鱼模型
据康奈尔医学中心的Yariv Houvras介绍,选择斑马鱼作为模型的原因主要有三个。首先,它们的遗传学背景清楚,容易操作。其次,脊椎动物鱼类与人类有着许多共同的组织和器官,两者之间的多条分子通路是保守的。最后,与癌症研究的标准模式生物小鼠相比,斑马鱼更易繁殖,且大量研究。
2011年Houvras及其合作者在《Nature》杂志上发表文章[1],使用斑马鱼来筛查导致黑色素瘤的基因突变。他们从携带BRAF突变的斑马鱼开始,这种突变出现在至少一半的黑色素瘤患者身上,也是最近批准的新药vemurafenib的靶标。在鱼类中,这种突变也导致皮肤肿瘤。但大部分黑色素瘤还有其他的驱动突变,且vemurafenib只是瞬时起作用。因此,研究小组试图了解哪些突变驱动了斑马鱼中更快或恶性的肿瘤生长。
研究人员筛查了35个基因中的突变。他们创建了带有目的基因和BRAF的不同组合的斑马鱼,并每周进行黑色素瘤的筛查。最终,他们在一个称为SETDB1的基因中发现了一个突变,导致黑色素瘤生长速度提高50%,并更具侵入性。此基因编码了一个甲基转移酶。
如今,Houvras开始转向了解SETDB1的的功能,它对基因组上的多个位点甲基化,并广泛影响癌症相关通路。他们发现SETDB1的敲除导致黑色素细胞异常分化。
黑色素瘤与日晒相关
一直以来,科学家都认为黑色素瘤与皮肤接受日晒的时间有关。现在由美国博德研究所和达纳法伯癌症研究所领衔的研究小组对25个转移性黑色素瘤进行了全基因组测序,确认了长期日晒在肿瘤形成过程中的作用,并揭示了其中重要的基因变化。
当博德研究所的科学家研究、分析生成的全基因组数据时,他们发现,在患者中,基因突变率随着长期暴露于阳光下的时间上升,他们由此确认了阳光损伤在疾病发展中的作用。
血液干细胞修改基因后可清除黑色素瘤
据美国物理学家组织网报道,美国科学家首次通过实验证明,可以在活的生物体体内对血液干细胞进行基因修改,让其变成“癌症杀手”——T细胞,使用该方法治疗人类黑色素瘤的治愈率高达40%。研究发表在《美国国家科学院院刊》上[2]。
从一位黑色素瘤病患体内提取出T细胞受体(其能找出黑色素瘤表达的抗原)的基因,并用一个病毒载体将该基因引入人体血液干细胞的细胞核中,对血液干细胞进行了遗传修改。随后,他们将经过遗传修改的血液干细胞置于人的胸腺组织中,并将其移入老鼠体内,以便研究在一个活的生物体内人的免疫系统对黑色素瘤的反应。结果发现,大约6周后,经过遗传修改的血液干细胞发育为大量成熟的能有效对付黑色素瘤的T细胞。
葛兰素史克抢夺罗氏黑色素瘤药物市场
据花旗集团称:“葛兰素史克公司研制的2种抗皮肤癌的实验药物——它们阻止肿瘤细胞的不同途径——能够抢夺罗氏公司威罗菲尼(Zelboraf,黑色素瘤药物)的一部分市场份额。”
花旗集团分析师安德鲁•鲍姆称:“dabrafenib可能在2013年推出。由于具有对皮肤的较少副作用以及较轻的关节疼痛,它将快速地抢夺罗氏Zelboraf药物的一部分销售额。2014年以后,dabrafenib和trametinib组合疗法有可能成为黑色素瘤治疗的‘黄金标准’。”
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