最近，生物學(xué)家與工程師及物理學(xué)家們合作，發(fā)現(xiàn)了一個分子，他們稱，這個分子可以幫助確定耐抗雌激素療法的乳腺癌細胞“存亡”。

他們將這項研究結(jié)果發(fā)表在本月的國際著名學(xué)術(shù)期刊《Cancer Research》，代表了Georgetown Lombardi綜合癌癥中心和弗吉尼亞理工大學(xué)之間獨特合作的一個重大發(fā)現(xiàn)，這一合作項目旨在研究作為一種信息處理系統(tǒng)的活細胞。

本項目的首席研究員、喬治城大學(xué)醫(yī)學(xué)中心主任Robert Clarke博士指出：“我們需要一種工程方法來解決生物學(xué)問題，在這之前沒有人構(gòu)建過這樣一種模型。”

該研究小組包括來自于Georgetown Lombardi的遺傳學(xué)研究人員，以及來自于弗吉尼亞理工大學(xué)的電氣和計算機工程師以及生物信息學(xué)專家。

科學(xué)家們制備了一種數(shù)字模型，使用迄今為止有關(guān)雌激素受體陽性乳腺癌的已知生物學(xué)數(shù)據(jù)，來理解腫瘤細胞根據(jù)來自其周圍環(huán)境和內(nèi)部狀態(tài)的信號，所作出的確保自己生存的決定。該項目受到一項750萬美元的聯(lián)邦資金資助。

本文共同作者、弗吉尼亞理工大學(xué)電氣工程師、Bradley 電氣和計算機工程系副教授William T. Baumann博士解釋說：“與國家電網(wǎng)或復(fù)雜集成電路這樣的工程系統(tǒng)相比，細胞模型更難構(gòu)建，因為其組件之間存在數(shù)量驚人的相互作用。我們只是剛剛開始模擬一個完整的細胞。”

這種方法可能是理解“為什么大多數(shù)被診斷為雌激素受體陽性的乳腺癌患者（意味著他們的腫瘤生長受激素刺激），開始對抗雌激素治療（例如三苯氧胺、氟維司群和芳香化酶抑制劑）產(chǎn)生耐藥性”的關(guān)鍵。

在過去30年當(dāng)中，由于這些治療方法已被廣泛使用，這一問題并沒有得到解決。Clarke補充說：“結(jié)果是，許多雌激素受體陽性腫瘤會復(fù)發(fā)為不可治愈的、內(nèi)分泌激素抵抗的癌細胞。”延伸閱讀：克服HER2靶向癌癥治療耐藥性的關(guān)鍵。

該研究小組使用他們的模型，發(fā)現(xiàn)了一個關(guān)鍵分子組件，決定著乳腺癌細胞是將打開自噬過程（在這個過程中，細胞吞噬并消除有害的蛋白質(zhì)，以保持存活狀態(tài)），還是啟動細胞凋亡——使細胞死亡。這種分子——干擾素調(diào)節(jié)因子1（IRF1），在一個細胞處于壓力的時候起作用，例如抗雌激素治療。

Clarke說，IRF1缺失可促進抗雌激素耐藥性，而沉默IRF1則會恢復(fù)癌細胞對藥物的敏感性。

Clarke表示：“這個模型可幫助我們找到你僅用直覺不會發(fā)現(xiàn)的重要事情。這些電路的分子邏輯很難通過直觀推理得以理解，我知道，如果我們沒有這個模型，我們就不會發(fā)現(xiàn)IRF1信號的重要性。”