同基因癌細胞為何對同藥物效果不一? 與粒線體多寡有關

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隨著醫學和科技的進步,癌症治療推陳出新,越來越精準,越來越有效,副作用越來越少。然而,臨床上仍有一些無解之處,例如相同基因體的癌細胞為何對同一種療法會產生不同的反應?

近日,由 Mount Sinai 醫學院和 IBM 組成的研究團隊發現,粒線體多寡會影響相同基因體的癌細胞對抗細胞凋亡的反應,粒線體少反而對促進細胞凋亡的藥物產生反應。粒線體為生物體的發電廠,它能產生能量供細胞生長,還能作為活化細胞凋亡的催化劑,該研究《Nature Communications》。

該研究團隊首先將人類T淋巴母細胞白血病衍生細胞、乳癌細胞 MDA-MB-231、HeLa細胞等類型,暴露於六種不同劑量的促細胞凋亡腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(TNF-Related Apoptosis Inducing Ligand, TRAIL)中,然後使用 IBM 開發的DEPICTIVE 數學框架模型, 量化細胞存活率的差異以及其如何隨粒線體的豐度而變化。接著,他們發現,與未處理藥物的癌細胞相比,存活下來的癌細胞比含有較多的粒線體。他們進一步分析發現,受粒線體影響,癌細胞對促細胞凋亡藥物反應的變異性為 30%。

他們也透過該數學模型將 TRAIL 靈敏度和粒線體密度的測量連接歸因於細胞外線粒體膜上 Bax/Bak 的稀釋。根據 DEPICTIVE 的定量分析,他們也發現粒線體細胞間變異性(cell-to-cell variability, CCV)功能表現是塑性的,並且可以通過 Bcl-2 的小分子抑製劑進行可預測的調節,可能會增加癌細胞反應的多樣性,進而增強對治療的抵抗力。

該研究共同通訊作者 Pablo Meyer 博士表示,幫助人們釐清粒線體變異性和藥物反應之間的關聯性,可望促進癌症標靶治療開發,以及找到解決抗藥性問題的新方法。

延伸閱讀:不只細胞凋亡 自噬作用成為抗癌新機制

參考資料:
1. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-09275-x
2. https://www.mountsinai.org/about/newsroom/2019/mount-sinai-and-ibm-researchers-uncover-key-to-greater-efficacy-in-cancer-treatment

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