工程人体结肠模型可以帮助癌症研究

遗传突变是癌症的主要原因，追踪每个基因在癌症发病机制中的作用长期以来一直是预防今年超过160万人死亡的疾病的重要工具。多年前，科学家开发了前向遗传学方法 - 插入果蝇基因组的信息，以确定哪些遗传变化导致疾病。迄今为止，对人体器官进行相同类型研究的能力是不可能的，但多机构合作 - 包括来自康奈尔和威尔康奈尔医学的研究人员 - 发表了一项关于组织工程方法的研究，该方法允许进行前瞻性遗传学筛选。在人体组织上。

该论文“再细胞化人类结肠模型识别癌症驱动基因”于7月11日在Nature Biotechnology上发表。迈克尔·舒勒，Samuel B. Eckert工程学教授和该论文的共同高级作者，将他的团队的工作描述为“强大的”。“你不能真正对人体组织进行很好的实验，”他说，“因此，拥有一个人类系统，可以让你在受控环境中观察遗传学，这是一种相当强大的技术。”

该团队通过首先从正常人结肠组织中删除细胞，同时保留细胞粘附的大多数分子，创建了人类结肠模型。然后用从结肠镜检查患者样品和商业来源获得的细胞重新填充组织。“你真正想做的是提供一个微环境，鼓励在系统中适当表达基因，”舒勒说。

然后，使用20世纪90年代开发的技术将特定的DNA序列插入基因组 - 称为“睡美人”转座子 - 该组追踪结肠模型内发生的遗传变化，这与典型的早期结直肠癌一致( CRC)。进一步的测试证实，这种经再细胞化的结肠模型能够复制CRC进展的关键特征。这项工作确定了38个驱动因子(携带疾病的)基因，包括之前未涉及CRC进展的6个基因。

舒勒承认，虽然不可能说该模型提供了体内CRC进展的精确复制品，但“它为您提供了一个基于人类的系统来表征早期结肠癌的一些关键步骤，这是一个没有的东西没有可能。“

毫米级模型提供主要的组织相关元件，包括复杂结构，细胞 - 基质相互作用和多种类型的分化细胞的生理共定位。

休斯顿卫理公会研究所(HMRI)肿瘤学教授，该论文的共同高级作者南希·詹金斯说，这项技术将大大有助于实现癌症研究中未得到满足的需求。

“经过再细胞化的人类结肠提供了一种激动人心的新模型，用于鉴定肿瘤转移最早阶段突变的基因，”癌症遗传学家詹金斯说。“我们希望更好地了解肿瘤转移的基因会导致更好的分子靶向治疗和/或生物标志物结肠癌的治疗癌症。”

根据共同第一作者乔伊斯·陈(Joyce Chen)的说法，这项研究可以引导研究人员追求两个方向，他是康奈尔大学前生物医学工程专业的研究生，现在是一名博士后研究员，研究哈罗德·瓦尔穆斯实验室的一系列新问题，刘易斯·托马斯威尔康奈尔医学中心梅耶癌症中心的大学教授。“首先是改善我们目前的结肠直肠组织模型并研究与免疫系统的关系，”她说。“我们也可以用这个模型来研究疾病的后期，以及细胞从结肠组织迁移到其他器官，如肝脏。”