改变肿瘤的电特性，减少乳腺癌转移！

现在，塔夫茨大学的研究人员发现，使用离子通道阻断剂控制肿瘤细胞的电压模式，这种药物已经被FDA批准用于治疗其他疾病，实际上可以显著减少肿瘤细胞在培养皿中的侵袭和乳腺癌动物模型中的转移。

发表在《eBioMedicine》杂志上的这一发现表明，已经被批准用于其他疾病的药物可以减缓或阻止转移，这可能会加快癌症治疗的审批进程。

塔夫茨大学工程学院(Tufts University School of engineering) Tiampo家族生物医学工程助理教授、该研究的通讯作者Madeleine Oudin说:“这是一种非常未经探索，但非常机会主义的癌症治疗策略。”“离子通道，调节细胞的生物电特性，是现有药物的第二个最常见的目标，所以我们有一个相对大的一组现成的药物，可以重新用于癌症治疗。”

为了测试他们的治疗策略，塔夫茨大学的研究小组集中研究了三阴性乳腺癌(TNBC)，这种疾病的一种亚型约占所有乳腺癌病例的15%。三分型乳腺癌的转移可能性比其他所有亚型乳腺癌都要大，而且由于三分型乳腺癌的五年预后较差，科学家们正致力于对抗它。

研究人员能够证明，操纵乳腺癌细胞的电压特性可以对它们的转移进程产生显著影响，将小鼠肺部的转移部位数量减少约50%。体内的细胞通过细胞膜产生一种自然电压，这是由离子通道主动推动或被动允许正负离子进出细胞造成的。Mike Levin，生物学系Vannevar Bush教授，这项研究的合作者，多年来一直致力于解剖电特性在模型生物细胞行为中的作用。当欧丁加入塔夫茨大学时，他们通过塔夫茨合作项目获得了资助，该项目帮助不同学校的教师开展合作，解决新的令人兴奋的研究领域。

虽然有各种各样的通道驱动带正电荷的钠离子、钙离子和钾离子的运动，以及带负电荷的氯离子，但钾离子通道往往在产生跨细胞膜的电压方面占主导地位。当塔夫茨大学的研究人员在肿瘤细胞中过度表达钾离子通道时，细胞内部就会带更多的负电荷，电压的不平衡导致肿瘤生长和转移的增加，无论是在平板细胞还是动物模型中都是如此。

研究人员的治疗策略采取了相反的方法——阻断钾离子通道使细胞恢复了更正常的电压，减少了肿瘤细胞的侵袭，并显著减少了转移。

筛选了四种fda批准的钾离子通道阻滞剂，它们在杀死肿瘤细胞方面都有相似的效果。其中一种药物胺碘酮对正常细胞电压的影响最大，研究人员选择胺碘酮来观察它对治疗小鼠乳腺癌的效果。研究人员发现，这种已被批准用于治疗心律失常的药物，在细胞分裂并转移到身体其他部位时，能够减少肿瘤的扩散能力。

通过观察电压变化所触发的基因，他们发现了许多与细胞运动有关的分子途径。离子通道阻断药物的作用与限制细胞运动是一致的，这样它们就不会游离并产生新的肿瘤。

“我们对胺碘酮的研究结果非常令人兴奋，因为它们表明，通过靶向肿瘤细胞的生物电特性，我们能够特异性地靶向离开原发肿瘤的细胞，即更难杀死转移性细胞。我们的研究表明,药物如胺碘酮,可以改变肿瘤细胞的生物特性可能有一天会结合现有的化疗药物,能抑制肿瘤细胞增长更有效的癌症治疗。”萨曼莎·佩恩说,奥丁生物医学研究员的实验室和研究的第一作者。

塔夫茨研究小组将继续在动物模型中探索离子通道阻滞剂对癌症的影响，并结合现有的标准护理治疗，如化疗。由于胺碘酮和类似药物已经被批准用于人体，I期临床试验的小组癌症患者可能在不久的将来开始。

Journal Reference:

Samantha L. payne, priyanka Ram, Deepti H. Srinivasan, Thanh T. Le, Michael Levin, Madeleine J. Oudin. potassium channel-driven bioelectric signalling regulates metastasis in triple-negative breast cancer. eBioMedicine, 2022; 75: 103767 DOI: 10.1016/j.ebiom.2021.103767htm (accessed January 11, 2022).