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作者:Ardeshir Kianercy 来源:《界面—聚焦》 发布时间:2014-8-5 10:00:43
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博弈论揭示癌细胞能量生产中弱点

 

癌症虽不是一种游戏,但美国约翰·霍普金斯大学app家正在从进化博弈理论的角度审视癌症的能量生产过程,研究肿瘤细胞之间是怎样互相合作的。他们的实验有望找到一个最佳时机,破坏转移性癌细胞之间的“伙伴关系”,让癌瘤变得更脆弱。相关论文发表在近日的英国皇家学会期刊上。

“目前我们还无法治愈转移性癌症,博弈论为我们攻克这一难题增加了筹码。”该校布拉迪泌尿学研究所泌尿学教授、基梅尔癌症中心前列腺癌计划主管肯尼斯·皮恩塔说。

博弈论是关于战略决策的数学研究,广泛用于预测个体、群体甚至国家之间的冲突与合作。皮恩塔实验室博士后研究员阿德谢尔·坎那基说,生物学家也越来越多地用到博弈论,从生态视角来预测细胞之间的相互作用。肿瘤包含多种细胞,它们也处在类似合作与竞争的状态,并在这两种状态间转换。“只研究从肿瘤中分离细胞是不够的,还要研究细胞的行为、它们与其他细胞的关系以及它们是怎样共同进化的。”

肿瘤细胞按照它们距离富氧血供应的远近可分为两种:富氧细胞和贫氧细胞。它们的能量代谢方式也不同,贫氧区细胞用葡萄糖生产能量,这一过程会释放出乳酸;富氧区细胞用这种乳酸进行另一种能量代谢过程,释放出葡萄糖,这些葡萄糖又会被贫氧细胞利用。

通常这两个过程是有效的合作伙伴关系,帮助肿瘤生长。但这种关系在肿瘤细胞变异时会变化,变异率会影响富氧细胞和贫氧细胞之间伙伴关系的亲密度、葡萄糖和乳酸的生产、利用水平。考虑这些因素,研究人员用数学和计算机工具设置了博弈参数。

根据博弈论的推算,当变异率在某个特殊范围时,“如果肿瘤突然改变了能量代谢策略,表明它有了一个关键性转变。”坎那基说,在肿瘤扩展传播时,通常会发生这种能量生产策略的转变。在这一窗口期,肿瘤可能特别脆弱。对医生来说,这可能是破坏其环境和细胞间伙伴关系的最佳时机。在此期间,一些肿瘤细胞可能会挑动周围正常细胞释放乳酸,作为自己的燃料,可以用破坏肿瘤细胞的乳酸运输通道的疗法。

坎那基说:“让肿瘤细胞无法互相合作,它们可能就会停在那个状态,从而难以抵抗我们的抗癌疗法。”

皮恩塔还指出,是否所有肿瘤都有能量代谢的合作尚不清楚,但本研究所用的博弈论模型为人们理解癌症发展提供了新途径。“最终我们想实验一下,怎样才能用抗癌疗法来打破这一过程。”(来源:科技日报 常丽君)

 
 
 
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