韩国科学家利用AI技术实现癌细胞“逆转”为正常细胞

近年来，随着科学技术的不断进步，癌症治疗领域涌现出许多新的研究思路和方法。

2024年12月11日，韩国科学技术院的研究团队发表了题为“Control of Cellular Differentiation Trajectories for Cancer Reversion”，文章提出了一个创新的计算框架——单细胞布尔网络推理与控制（BENEIN），并将其成功应用于人类肠道单细胞转录组数据的分析。这一研究不仅为癌症逆转提供了新的视角，还揭示了一种可能的方法，通过对肠癌细胞进行调控，能够使其逆转为正常细胞，恢复肠道的健康功能。该研究成果已发表在《Advanced Science》杂志上。

该团队认为，癌细胞本质上是正常细胞在某些基因调控失衡的情况下发生了异常分化和增殖。

如果能够找到控制癌细胞分化的关键基因，通过调节这些基因的表达，或许能够引导癌细胞重新回到正常的分化轨迹，恢复其正常功能。

为了实现这一目标，研究团队首先对正常肠道细胞的基因数据进行了深入分析，试图找出哪些基因在细胞分化过程中起到了关键作用。

他们开发了一个名为“BENEIN”的人工智能系统，利用该系统对大量基因数据进行模拟分析，最终识别出了三个关键的“调控开关”基因：MYB、HDAC2和FOXA2。MYB、HDAC2和FOXA2是肠细胞分化的主要调节因子，三者具有显著的协同作用，抑制这些调节因子可以诱导癌细胞向正常细胞分化，将结直肠癌细胞恢复为正常样肠细胞，实现癌细胞逆转。

基于计算机模拟分析，研究人员对结直肠癌细胞进行了体外实验，并测量了癌细胞增殖率。

在体外实验中，研究结果显示，在HT - 29、HCT - 116和CACO - 2人结直肠癌细胞系中同时敲低这三个调节因子，可使癌细胞的增殖率大幅降低，恢复到了类似于肠细胞的正常样分化状态。在裸鼠模型中，肿瘤的体积和重量也显著减小。

进一步探究发现，当主要调控因子被抑制后，与细胞增殖和癌症进展相关的MYC通路，以及肠细胞分化和癌变相关的WNT通路活性被显著抑制，从而减弱癌细胞的恶性特征，促进其向正常肠细胞转变。

研究人员还尝试了将MYB、HDAC2和FOXA2过表达，发现并不会诱导更多细胞癌变或癌细胞增殖。

Cho 教授表示：“癌细胞可以恢复成正常细胞，这是一个令人惊奇的现象。这项研究证明，这种逆转是可以系统地诱导的。”

研究人员认为，这种方法也适用于其他癌症。通过在不同的癌症基因网络上使用相同的计算机建模技术，他们希望找到类似的分子开关。Cho 教授解释了其潜在影响：“这项研究通过将癌细胞逆转为正常细胞，引入了可逆性癌症治疗的新概念。它还通过系统分析正常细胞分化轨迹，开发了识别癌症逆转靶点的基础技术。”这项新技术可以带来副作用更少、癌症复发率更低的新型癌症疗法。

当然，这项研究目前还处于实验室阶段，距离临床应用还有很长的路要走。研究人员还需要深入探讨该技术的长期效果、安全性以及在不同癌症类型中的适用性。

参考文献：

J.-R. Gong, C.-K. Lee, H.-M. Kim, J. Kim, J. Jeon, S. Park, K.-H. Cho, Control of Cellular Differentiation Trajectories for Cancer Reversion. Adv. Sci. 2024, 2402132.

撰文 | 梅斯头条

编辑 | 阿拉斯加宝

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