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中國科學院合肥物質科學研究院:磁場抑制腫瘤機制研究獲系列進展

2017-04-12 13:59

中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心張欣課題組與陸輕鈾課題組,以及中科院大連化學物理研究所的李國輝課題組等合作,在磁場抑制腫瘤細胞生長機制以及磁場聯合化療藥物抑制腫瘤細胞生長方面的研究取得系列進展。相關文章分別發表在 Oncotarget、Bioelectrochemistry 和 Science Bulletin 等雜志上。

近年來的一些實驗證據表明穩態磁場能夠抑制一些腫瘤細胞的生長,然而,目前此領域的研究缺乏系統性和深入性,導致磁場對腫瘤細胞的生物學效應并不明確,機制并不清楚。科研人員通過比較不同類型的細胞在不同強度穩態磁場下的生長增殖響應,發現大多數高表達表皮生長因子受體( EGFR )的腫瘤細胞生長受到抑制,進一步體外實驗研究表明 EGFR 純化蛋白的活性能夠直接被穩態磁場所抑制。溶液掃描隧道顯微鏡單分子成像和理論計算模擬顯示,中高強度的穩態磁場能夠改變 EGFR 蛋白的排列方向,影響其二聚體之間的不對稱結合,從而對其激活產生抑制效應。另外,通過比較不同 EGFR 表達量的細胞,發現穩態磁場可以抑制 EGFR 高表達的結腸癌細胞和鼻咽癌細胞,以及轉染了人源 EGFR 的中國倉鼠卵巢細胞( CHO ,非腫瘤),但是對于 CHO 細胞本身以及轉染了失活人源 EGFR 的 CHO 細胞并沒有明顯的抑制效果。因此, EGFR 是腫瘤細胞增殖受穩態磁場抑制的重要因素之一。

同時,科研人員還發現 9T ( 特斯拉)的磁場比 1T 的中等強度磁場抑制腫瘤細胞生長的效果更明顯,并且穩態磁場能夠增強 EGFR 抑制劑對結腸癌細胞和鼻咽癌細胞的生長抑制(Moderate and strong static magnetic fields directly affect EGFR kinase domain orientation to inhibit cancer cell proliferation. Oncotarget, 2016 )。

已有報道表明,穩態磁場能夠在體外影響細胞骨架蛋白——微管,然而對細胞有絲分裂的影響并不明確。研究發現 1T 的穩態磁場能夠對細胞分裂中的紡錘體產生影響,并進一步影響同步化腫瘤細胞的分裂。以此為基礎,研究人員將穩態磁場和化療藥物紫杉醇以及常與紫杉醇聯合使用的化療藥物 5-Fu 等聯合使用,在多種腫瘤(鼻咽癌、宮頸癌、結腸癌、乳腺癌)細胞中進行了磁場聯合化療藥物的測試。結果顯示,雖然磁場與化療藥物 cisplatin 聯用并沒有增強效應,但是在多種腫瘤細胞中磁場和紫杉醇/ 5-Fu 聯用都能夠得到比單獨使用化療藥物紫杉醇/ 5-Fu 更好的抑瘤效果( Moderate intensity static magnetic fields affect mitotic spindles and increase the antitumor efficacy of 5-FU and Taxol. Bioelectrochemistry, 2016 )。

科研人員發現 1T 中等強度穩態磁場能夠抑制鼻咽癌 CNE-2Z 細胞的增殖,機制研究表明其與在多種腫瘤中高度活化的 Akt/mTOR 信號通路相關。雖然 mTOR 抑制劑如 Torin 2 是具有潛在應用價值的化療藥物,然而由于使用過程中出現了其他信號分子如 EGFR 和 AKT 的負反饋重新激活,使得這類抑制劑的臨床效果受到限制。研究顯示,1T 穩態磁場不僅增強了 Torin 2 對 mTOR 底物磷酸化的抑制,而且減弱了 mTOR 抑制劑誘導的 EGFR 和 Akt 的負反饋重激活,從而增強了 Torin 2 的抑瘤效果(1 T moderate intensity static magnetic field affects Akt/mTOR pathway and increases the antitumor efficacy of mTOR inhibitors in CNE-2Z cells. Science Bulletin, 2015)。

中高強度穩態磁場影響 EGFR 激酶區非對稱二聚體的形成從而抑制EGFR高表達細胞的增殖

1T 穩態磁場增強 mTOR 抑制劑 Torin2 的抑瘤效果

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