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汪秀星:突破膠質母細胞瘤的治療困境

  • 由 科學中國人scichi 發表于 網路遊戲
  • 2022-06-27
簡介在研究中,汪秀星發現膠質母細胞瘤在生長過程中由於細胞的過度擴增會導致腫瘤細胞相對養分來源不足,而腫瘤幹細胞具有葡萄糖劫持能力,但是對於葡萄糖劫持後代謝的流向目前還不是很清楚

膠質母細胞瘤能治癒嗎

膠質母細胞瘤(glioblastoma,簡稱GBM),是一種起源於腦部膠質細胞的顱內常見的惡性腫瘤,該病可在任何年齡段發病,但更常見於成人。膠質母細胞瘤的發病率約為每10萬人3~4例,據此估算,我國每年新發膠質母細胞瘤患者數量為4萬~5萬人。

值得注意的是,大多數膠質母細胞瘤無法找到明確的病因,目前僅發現一些遺傳因素(如神經纖維瘤Ⅰ/Ⅱ型)以及電離輻射(如放療、頭部CT)容易誘發膠質母細胞瘤。儘管針對GBM的多模態綜合治療包括手術、放療、系統治療(化療、靶向治療)在近年取得很大進步,但讓人擔憂的是,即使採用強化治療,確診後存活兩年以上的患者也相對較少,5年生存率更是不到10%,並且複發率高。

此外,目前雖然有許多研究聚焦於分析GBM的基因組特徵,但在改善這種致命疾病的治療方面的研究進展還是十分少。在過去的10年裡,南京醫科大學基礎醫學院教授汪秀星就瞄準這一難題,主要開展針對膠質母細胞瘤幹細胞靶向的精準治療研究,積累甚廣。如今,他繼續在這一領域前行,希望能為膠質母細胞瘤的精準治療作出貢獻。

汪秀星:突破膠質母細胞瘤的治療困境

汪秀星

遇伯樂

從2005年考上南京農業大學碩士研究生開始,到2018年成為美國加州大學聖地亞哥分校醫學系助理專案科學家結束,十幾年的時間裡汪秀星遇到了3位伯樂,他們引領著汪秀星向科學的深處邁進,是他科學道路上不可多得的無價之寶。

南京農業大學的陳杰教授遇到汪秀星時,還是一位年輕的教師,汪秀星是他的第一屆學生。從那時起,汪秀星就對科學研究產生了濃厚的興趣。看他對科研如此專注與認真,陳杰便鼓勵汪秀星去南京大學讀博士,拓寬自己的知識面,提高自己的科研能力。

汪秀星沒有辜負陳杰的期待,考上了南京大學模式動物研究所,導師是李朝軍教授。在李朝軍導師的指導下,汪秀星接觸到了許多關於細胞代謝和蛋白質修飾的專業內容,這些為他後來確定研究方向打下了紮實的基礎。“我很感謝我的碩士生導師和博士生導師對我的培養,在和他們相處的過程中,我感受到了科研的魅力,同時堅定了我做科研的決心。”汪秀星如此說道。

2014年順利博士畢業的汪秀星,抱著去更大的世界學習的初衷前往美國克利夫蘭醫學中心Lerner研究所從事博士後工作,在這裡,他遇到了人生的第三位伯樂——Jeremy N。 Rich導師。在Jeremy的實驗室裡,汪秀星有非常大的自由度,他選擇了膠質瘤幹細胞微環境的構建、維持及其在腫瘤演進中的功能作為自己的研究方向。這也是他延續至今的研究方向。“我可以選擇自己喜歡的課題,獨立地去完成。如果遇到難題,Jeremy也會主動提供相應的支援與幫助。”後來汪秀星還跟隨Jeremy的工作調動去了美國加州大學聖地亞哥分校醫學系任職和工作。

現在的汪秀星迴想起過往的科研之路,仍然感慨自己是幸運的。他至今仍和陳杰、李朝軍、Jeremy保持著密切的聯絡與交往,定期電話交流,定期拜訪見面。他們對汪秀星的支援和幫助,讓他從幼苗長成了參天大樹,他的心中永遠對他們儲存著一份感激之情。

攻難題

在美國的5年時間裡,汪秀星主攻膠質瘤幹細胞微環境研究,並且建立起了一個完整的膠質瘤幹細胞微環境研究體系。“我關注膠質瘤最大的目的就是想探究清楚膠質瘤自身的調控功能以及機制,以此來尋找針對膠質瘤幹細胞治療的靶點,推動膠質母細胞瘤精準治療的發展。”汪秀星向記者介紹他關注膠質瘤的初衷。

在研究中,汪秀星發現膠質母細胞瘤在生長過程中由於細胞的過度擴增會導致腫瘤細胞相對養分來源不足,而腫瘤幹細胞具有葡萄糖劫持能力,但是對於葡萄糖劫持後代謝的流向目前還不是很清楚。因此他提出了一個問題:腫瘤幹細胞代謝是否有自身的特點?

為了解決這一問題,汪秀星透過多組學的系統分析發現,腫瘤幹細胞劫持葡萄糖後一項比較重要的作用是用於嘌呤的合成。膠質瘤幹細胞內嘌呤代謝的活化依賴於AKT-MYC訊號通路的啟用。汪秀星的研究闡明瞭葡萄糖重塑代謝、AKT-MYC和嘌呤合成之間的聯絡,為膠質瘤治療提供了新思路。該成果於2017年發表在生物學領域頂級期刊Nature Neuroscience上。

除此之外,汪秀星的新發現還有不少。過往的研究都認為,GBM中由膠質瘤幹細胞分化而來的分化細胞對腫瘤的發生發展沒有任何作用,因而被稱為“垃圾細胞”。然而,汪秀星透過體內和體外模型實驗發現,分化的腫瘤細胞在腫瘤的發生發展過程中發揮著非常重要的作用。他首次發現了腫瘤分化細胞是腫瘤幹細胞微環境的組成成分。BDNF(神經生長因子)和VGF(神經生長因子誘導因子)是介導分化細胞和腫瘤幹細胞相互作用的關鍵因子。在這樣的新發現下,針對分化細胞治療GBM將成為一種非常有前景的腫瘤治療方法,汪秀星為腫瘤微環境的靶向治療策略提供了新的視野,該結果於2018年發表在幹細胞領域權威期刊Cell Stem Cell上,還得到了Cancer Discovery和Cell Stem Cell等雜誌的專題評論。

以上發現,讓汪秀星意識到腫瘤微環境遠比想象的還要複雜。這種複雜性不僅表現為腫瘤內部腫瘤幹細胞與分化細胞及多種間質細胞相互作用的多樣性上,還表現在不同患者腫瘤微環境的差異上,這也使得GBM治療受到極大的限制。針對這一問題,汪秀星鑑定出核心轉錄因子相關超級增強子在不同的GBM組織及幹細胞模型的特性。透過對超級增強子的分析,汪秀星對GBM和幹細胞的轉錄調控網路進行了重新定義,並提供了界定維持GBM和幹細胞微環境的核心調控分子網路。汪秀星的這項研究為GBM和幹細胞全基因組的核心調控網路狀態提供了重要實驗依據,也為GBM的治療以及個體化治療提供了非常有價值的潛在靶點。

2019年,汪秀星帶著豐碩的研究成果和對家人的思戀,回到了祖國。他選擇在南京醫科大學繼續自己對膠質母細胞瘤的研究。

再出發

回國後的汪秀星在李朝軍教授的幫助下建立了屬於自己的獨立實驗室團隊。“我在回來之後主要關注的是闡明GBM中腫瘤幹細胞微環境導致腫瘤異質性和代謝重塑的調控機制,建立針對腫瘤幹細胞微環境異質性的治療方案,為GBM的精準治療提供實驗依據和理論基礎。”汪秀星在回國不到一年的時間裡,於2020年3月申請了國家自然科學基金面上專案“CXCL8和C1ORF61對膠質母細胞瘤異質性調控機制及聯合靶向治療的研究”,他將透過聯合靶向C1ORF61和CXCL8及其下游重要訊號通路,探索靶向GBM異質性的可行性。他希望透過該專案的完成為GBM異質性聯合治療提供潛在的靶點和治療策略。

作為南京醫科大學教授、博士生導師,國家級高層次青年人才,江蘇省特聘教授,汪秀星除了開展科學研究,也注重對學生的培養工作。

“以我個人的經歷,科研本身是一個相對枯燥的過程,我覺得擁有如下3個品質很重要,分別是興趣、堅持和勤奮。當然除了這些品質以外,我還遇到了幾個好老師,他們對我也很重要。”正是因為感受到了一位好導師對學生的影響,汪秀星會更重視自己給學生帶來了哪些影響。他會告訴學生如何尋找自己的研究興趣、如何去閱讀文獻,在擁有了初步的想法後要主動與導師交流。他希望自己的學生在學習過程中,能夠建立一個完整的科研體系,畢業後可以擁有獨立的科研能力。“如果我的學生能達到這樣的要求,作為一名老師我就會很滿足。”

在研究規劃方面,汪秀星也給自己定下了目標。短期的目標是鑑定膠質瘤幹細胞微環境異質性的特點,力爭在短時間內產生具有突破性的發現,為臨床膠質瘤治療提供新的思路,並繼續發表高影響力的科研論文。而中長期的目標則是確立膠質瘤治療新方案,找到有價值的潛在分子靶點及代謝中間產物,作為潛在的藥物治療靶點並篩選新的藥物,為未來的臨床應用打下基礎。

膠質母細胞瘤是最難有效治療的癌症之一,但是隨著科學的進步,研究的深入,汪秀星堅信膠質母細胞瘤的治療會出現新的療法,以及更有效的藥物和手術技術。雖然最終能否治癒還未可知,但是,汪秀星會不斷努力,一直向前,永攀高峰。

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