葉玉如教授

分子神經科學國家重點實驗室主任

香港科技大學(香港科大)

背景

人體細胞內存在著高度複雜的分子信號網絡。細胞的正常功能正是通過這些分子之間的相互作用來進行調控的。當這個系統的正常運作出現問題時癌症就有可能發生。而由於這一系統太過複雜,以至於在很多環節上都可能出錯。因此對分子信號與腫瘤形成之間聯繫的深入了解能夠幫助我們找到更有效的方法阻止腫瘤的形成。 AFCR科學家葉玉如教授正在通過分子水平的研究確定新的癌症靶標,並在此基礎上開發出抗癌新藥物。這項研究有望為醫生提供癌症治療的新方法,甚至有可能從根本上防抑制腫瘤的形成。

挑戰

葉玉如教授正致力於深入研究調控細胞代謝過程的複雜的分子信號網絡。在細胞表面有一種被稱為“受體”的特殊蛋白質,它可以被細胞外特定的分子激活。當受體檢測到細胞外環境的變化後會激活特定的級聯反應,進而導致細胞內的相應變化。這個複雜的過程被稱為“信號轉導”。信號轉導對細胞功能的影響範圍非常廣泛,包括調控各類基因表達來參與細胞生長、分裂、或者自破壞,到影響細胞骨架的構成以決定細胞的物理形狀和結構等等,可以說是無處不在。

基因表達和細胞結構的變化是癌症形成的關鍵要素。正常細胞向癌細胞的轉化通常涉及這些過程的失調。因此,破譯信號轉導途徑可以對腫瘤形成提供深入見解,並且幫助確定癌症治療新靶標。然而,細胞信號轉導網絡及其龐雜,全面理解信號通路的整個網絡目前仍然是癌症研究面臨的一個巨大挑戰。因此,研究人員必須選擇集中攻克對癌症起關鍵作用的信號通路,才能使其研究成果為患者帶來更大的益處。

解決方案

葉教授的工作主要集中在研究Wnt/β-catenin信號轉導通路上。這個信號轉導通路對大腸癌,乳癌和皮膚黑色素瘤等不同類型癌症的形成都起到至關重要的作用。在這個過程中的一個關鍵分子是一種名為軸蛋白(Axin)的蛋白質。軸蛋白具有促進多種蛋白質之間相互作用、形成蛋白質複合物的能力,因而又被稱為“支架蛋白”。軸蛋白在細胞代謝過程中起著重要作用。研究人員發現,編碼軸蛋白的基因發生突變與多種癌症的形成有關。重要的是,軸蛋白還是一種腫瘤抑制因子,因為它能夠抑制Wnt/β-catenin信號通路的致癌作用。軸蛋白水平的增加可以促進某些類型癌細胞的死亡。

葉教授認為,在癌細胞中提高軸蛋白的水平可能阻止腫瘤的形成。她的團隊正在使用一種叫做“分子對接分析”的技術來篩選可以提高細胞內軸蛋白水平的小分子候選藥物。下一步將是對候選分子的結構進行詳細分析,並在此基礎上設計和優化出新的抗癌小分子藥物。

研究成果對患者的意義

通過了解導致腫瘤形成的分子信號通路,葉教授和她的團隊正在確認新的癌症治療靶標,開發新型抗癌療法。該研究有望開發出能夠有效促進癌細胞死亡,減少腫瘤生成的小分子藥物, 為大腸癌、乳癌、和皮膚黑色素瘤等多種癌症的患者帶來治療的新希望。

 

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