首页 今日快讯文章正文

癌症治疗取得重大突破，科学家用 AI“重编程”癌症干细胞促其自毁

今日快讯 2025年10月24日 16:46 0 aa
癌症治疗取得重大突破，科学家用 AI“重编程”癌症干细胞促其自毁

信息来源：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/10/553607.shtm

美国加州大学圣迭戈分校的研究团队在癌症治疗领域取得重大突破，他们开发的人工智能驱动治疗方法成功实现了对癌症干细胞的精准打击。这项发表在《细胞·报告医学》期刊上的研究首次证明，通过机器学习工具识别治疗靶点并重新激活关键基因，可以诱导顽固的癌症干细胞自我毁灭，为攻克癌症复发和转移这一医学难题提供了全新的解决方案。

癌症干细胞长期以来被认为是肿瘤治疗中最难攻克的堡垒。这些具有"变色龙"特性的细胞不仅能够躲避传统化疗和放疗的杀伤，还具有强大的自我更新能力和分化潜能，是导致癌症复发、转移和耐药性产生的根本原因。更令人困扰的是，这些细胞在肿瘤中的比例通常很小，但却决定着整个治疗的成败。

研究团队创新性地开发了名为CANDiT的机器学习工具，这一"癌症相关节点分化靶向"系统能够根据特定肿瘤的独特基因组特征，智能识别出新的治疗靶点。与传统的"广撒网"式药物筛选不同，CANDiT采用了更加精准的策略：从对健康细胞正常生长至关重要、但在侵袭性癌症细胞中通常缺失的关键基因入手，深入分析相关基因网络，并提出通过调控这些网络恢复细胞正常功能的潜在治疗途径。

从基因网络分析到治疗靶点发现

研究团队将注意力聚焦在结肠癌中的CDX2基因上。CDX2是维持正常肠道上皮细胞分化和功能的关键转录因子，在健康的结肠细胞中高度表达，但在恶性转化过程中经常发生功能缺失。利用CANDiT工具，研究人员对超过4600种不同的肿瘤样本进行了大规模基因组扫描和网络分析。

这种大数据驱动的分析方法揭示了癌症发生发展过程中基因调控网络的复杂变化。通过计算生物学方法，研究团队能够识别出那些与CDX2功能密切相关、但此前未被充分关注的分子靶点。这种系统性的网络分析方法代表了精准医学在癌症治疗中的最新应用，为个体化治疗方案的制定提供了科学依据。

令研究团队惊喜的是，分析结果指向了一个此前在结肠癌治疗中未被重视的蛋白质——PRKAB1。这个蛋白质在细胞应激反应中发挥重要作用，能够促进细胞在不利环境下的生存。更重要的是，现有药物库中已经存在能够激活PRKAB1的化合物，这大大缩短了从发现到应用的时间周期。

通过药物激活PRKAB1，研究团队成功地在结肠癌干细胞中恢复了CDX2基因的正常功能。这一过程本质上是对癌症干细胞进行"重编程"，试图将它们从恶性状态拉回到正常的分化轨道上。然而，实验结果出现了意想不到的转折：这些被重新编程的癌症干细胞并没有像预期那样转变为正常细胞，而是选择了自我毁灭的道路。

癌症干细胞的"身份危机"与治疗机制

这一现象揭示了癌症干细胞生物学的一个重要特征：它们对自身"癌症身份"的依赖性可能比此前认识的更强。当CDX2功能被恢复后，这些细胞面临着一种"身份危机"——它们无法适应失去恶性特征后的新状态，最终启动了程序性细胞死亡机制。

这种治疗机制的独特性在于它的选择性。与传统化疗药物的"杀敌一千，自损八百"不同，这种方法专门针对癌症干细胞的弱点，通过恢复正常基因功能来诱导其自毁，而对周围正常组织的影响微乎其微。这种精准性不仅能够减少治疗的副作用，还能够提高治疗效果。

为了验证这一方法的临床转化潜力，研究团队将实验扩展到患者来源的类器官模型中。类器官技术能够在体外重现患者肿瘤的三维结构和生物学特性，为新治疗方法的验证提供了更接近真实肿瘤环境的平台。实验结果证实，药物处理能够在这些类器官中产生与细胞系实验类似的效果。

更进一步，研究团队开发了一种基因签名系统，这是一种能够通过分析基因激活模式来预测患者对该治疗方法反应性的诊断工具。这种个体化预测系统的建立，为实现真正的精准治疗奠定了基础。

临床应用前景与挑战

通过对2100多名结肠癌患者的回顾性分析，研究团队发现，如果能够成功恢复CDX2基因功能，患者的复发和死亡风险可以降低50%。这一发现不仅验证了CDX2作为治疗靶点的价值，也为该治疗策略的临床应用提供了有力的证据支持。

然而，从实验室发现到临床应用仍面临诸多挑战。首先是药物的给药方式和剂量优化问题。现有的PRKAB1激活剂多数是为其他适应症开发的，需要针对癌症治疗进行重新评估和优化。其次是治疗时机的选择，如何在肿瘤发展的合适阶段介入治疗，以获得最佳效果。

此外，不同患者肿瘤的异质性也是需要考虑的重要因素。虽然研究显示了良好的总体效果，但个体差异可能影响治疗反应。这就需要进一步完善基因签名预测系统，并可能需要开发伴随诊断工具。

CANDiT工具的应用前景不仅限于结肠癌。这一机器学习平台的设计原理具有普适性，可以应用于其他类型的癌症治疗靶点发现。随着肿瘤基因组数据库的不断完善和计算能力的提升，类似的AI驱动药物发现方法有望在更广泛的癌症类型中发挥作用。

从更广阔的视角看，这项研究代表了癌症治疗理念的重要转变：从试图直接杀死癌细胞，到通过恢复正常细胞功能来诱导癌细胞自毁。这种"以柔克刚"的治疗思路，可能为攻克癌症这一人类健康的重大挑战提供新的突破口。

随着相关研究的深入和技术的不断完善，基于AI的精准癌症治疗有望从实验室走向临床，为更多癌症患者带来新的希望。

相关文章

发表评论

长征号 Copyright © 2013-2024 长征号. All Rights Reserved.  sitemap