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乳腺癌研究斑马鱼模型的进展：揭示生物标志物、靶向治疗和个性化医疗
乳腺癌 (BC) 是全球女性中最常见的恶性肿瘤。尽管 BC 的治疗方法多种多样，但其结果并不令人满意，尤其是在三阴性乳腺癌 (TNBC) 患者中。高效肿瘤学的主要挑战之一是实现评估肿瘤分子基因型和表型的最佳条件。因此，迫切需要新的治疗策略。动物模型是 BC 的分子和功能表征以及开发靶向 BC 疗法的重要工具。斑马鱼作为一种有前途的筛选模型生物，已广泛应用于患者来源的异种移植 (PDX) 的开发，以发现新的潜在抗肿瘤药物。此外，在斑马鱼胚胎/幼虫中生成 BC 异种移植可以描述肿瘤的生长、细胞侵袭以及肿瘤与宿主体内的系统相互作用，而不会对移植的癌细胞产生免疫原性排斥。有趣的是，斑马鱼可以进行基因操作，其基因组已被完全测序。斑马鱼的遗传学研究描述了与 BC 致癌作用有关的新基因和分子途径。因此，斑马鱼体内模型正在成为转移研究和发现 BC 治疗新活性剂的绝佳替代方案。在此，我们系统地回顾了斑马鱼 BC 模型在致癌作用、转移和药物筛选方面的最新前沿进展。本文旨在回顾斑马鱼 (Danio reiro) 在生物标志物识别和药物靶向的临床前和临床模型中的作用的现状，以及 BC 个性化医疗的发展。
Russo Laura
Laura Russo（LR）是Milano-Bicocca大学的副教授。她的研究集中在生物医学应用的生物材料上，包括用于再生医学的3D体外组织模型，患者个人化的药物筛选和生物传感器。她的研究经验可以追溯到2010年，是米兰 - 比科卡大学生物有机研究小组的博士生，开发了多学科项目，这些项目利用纳米材料和生物材料领域的糖基科学领域进行组织工程。在2010年，LR在伦敦帝国学院访问研究员，研究了骨软骨组织再生的杂化生物材料。从2013年到2015年，作为米兰 - 比科卡大学（University of Milano-Bicocca）的邮政研究员，她曾是针对心脏组织工程类器官细胞培养物的智能生物材料研究项目的单位协调员。2016年10月，LR授予了爱尔兰国立大学Cùram的SFI首发研究人员研究补助金（SIRG） - 戈尔韦（Galway） - 在那里她开始研究以组织工程应用和细胞生物学研究的糖节二合道生物材料研究。2017年3月，她在米兰大学（Bicocca）担任助理教授的职位，并保持了Cùram访问研究员的立场。她还被任命为爱尔兰国立大学戈尔韦大学的兼职讲师。lr授予了意大利化学学会生命科学有机化学著名的初级研究奖，以适用于生命科学领域的有机化学科学贡献。从2022年开始，她是米兰大学 - 比科卡大学的副教授，从2023年10月开始，伦敦帝国学院的访问研究员
开发用于高内涵筛选的 CRISPR/Cas9 介导荧光报告基因人类多能干细胞系
摘要：应用 CRISPR/Cas9 系统将荧光蛋白敲入人类多能干细胞 (hPSC) 中的内源性目的基因，有可能促进基于 hPSC 的疾病建模、药物筛选和移植疗法优化。为了评估荧光报告 hPSC 系用于高内涵筛选方法的能力，我们将 EGFP 靶向内源性 OCT4 基因座。产生的 hPSC–OCT4–EGFP 系表达与多能性标记物一致的 EGFP，并且可以适应多孔格式以进行高内涵筛选 (HCS) 活动。然而，在长期培养后，hPSC 暂时失去了 EGFP 表达。或者，通过将 EGFP 敲入 AAVS1 基因座，我们建立了稳定且一致的 EGFP 表达 hPSC–AAVS1–EGFP 系，该系在体外造血和神经分化期间保持 EGFP 表达。因此，hPSC–AAVS1–EGFP 衍生的感觉神经元可适应高内涵筛选平台，该平台可应用于高通量小分子筛选和药物发现活动。我们的观察结果与最近的发现一致，表明在 OCT4 基因座进行 CRISPR/Cas9 基因组编辑后会出现高频率的靶向复杂性。相反，我们证明 AAVS1 基因座是 hPSC 中的安全基因组位置，具有高基因表达，不会影响 hPSC 质量和分化。我们的研究结果表明，应应用 CRISPR/Cas9 整合的 AAVS1 系统来生成稳定的报告 hPSC 系以用于长期 HCS 方法，并且它们强调了仔细评估和选择应用的报告细胞系以用于 HCS 目的的重要性。
酪氨酸依赖性表型转换在许多原发性黑色素瘤培养物中发生较早，限制了它们的转化价值
近年来，患者来源的原代细胞培养物在癌症临床前检测（包括药物筛选和遗传毒性研究）中的应用有所增加。然而，它们的转化价值受到多种限制的制约，包括可能由培养条件引起的多变性。在这里，我们表明常用于繁殖原代黑色素瘤培养物的培养基组成限制了它们对其肿瘤来源的代表性和细胞可塑性，并改变了它们对治疗的敏感性。事实上，我们建立并比较了不同黑色素瘤患者的培养物，这些培养物在低酪氨酸（Ham's F10）或高酪氨酸（补充酪氨酸的 Ham's F10 或 RPMI1640 或 DMEM）培养基中平行繁殖。酪氨酸是黑色素生物合成的前体，该过程在分化的黑色素细胞和黑色素瘤细胞中特别活跃。出乎意料的是，我们发现高酪氨酸浓度会促进早期表型向间充质样或衰老样表型转变，并阻止具有分化特征的黑色素瘤细胞培养物的建立，我们发现这些特征在人类临床活检中经常出现。此外，在这些培养条件下出现的侵袭性表型似乎是不可逆的，并且如预期的那样，与对 MAPKi 的内在抗性有关。与此形成鲜明对比的是，分化的黑色素瘤细胞培养物在低酪氨酸培养基中增殖时保留了它们的表型，更重要的是它们的表型可塑性，这是黑色素瘤细胞的一个关键特征。总之，我们的研究结果强调了在低酪氨酸培养基中培养黑色素瘤细胞的重要性，以保持其表型的起源身份和细胞可塑性。
体外高通量筛选确定达沙替尼可作为乳腺癌与 HER2 靶向药物联合治疗的候选药物
人表皮生长因子受体 2 阳性 (HER2+) 乳腺癌是这种疾病的一种侵袭性亚型。靶向治疗已改善了疗效，但仍需要新的治疗策略，因为有些患者对治疗反应不佳。我们的目标是确定对 HER2+ 乳腺癌细胞对联合治疗反应的活力有显著影响的化合物。我们使用两种 HER2+ 乳腺癌细胞系 (KPL4 和 SUM190PT) 对 278 种化合物与曲妥珠单抗和拉帕替尼联合进行了高通量药物筛选。对最有前景的药物进行了体外和体内验证，并分析了治疗的下游分子变化。筛选发现了多种可与拉帕替尼和/或曲妥珠单抗联合使用的药物。与单独使用达沙替尼治疗相比，Src 抑制剂达沙替尼与拉帕替尼联合在 KPL4 细胞系中表现出最大的组合效果 (p < 0.01)。在体内实验中，只有拉帕替尼显著减缓了肿瘤生长（p < 0.05），而达沙替尼单独使用或与拉帕替尼联合使用均未显示出显著效果。与未治疗的对照组相比，经治疗的异种移植瘤的蛋白质分析显示蛋白质水平发生了显著变化，这表明所有药物都到达了肿瘤并发挥了可测量的作用。计算机模拟分析表明所有治疗均激活了细胞凋亡并降低了存活途径的活性，但与拉帕替尼单独使用相比，联合治疗观察到了相反的模式。
3D 生物打印的未来
摘要：生物打印是一种新型再生医学领域，其中组织或器官的体内生物制造由两种需求驱动，一是器官移植，二是精确的组织模型。生物打印于 1988 年首次由 Klebe 展示。他使用标准惠普 (HP) 喷墨打印机通过细胞刻蚀技术沉积细胞。创建模拟身体组织的载细胞 3D 结构的能力不仅在组织工程中，而且在药物输送和癌症研究中也适用。对于组织工程支架的制造，生物打印可以提供患者特定的空间几何形状、受控微结构和各种细胞类型的定位。在过去的几十年里，三维生物打印被广泛应用于构建许多组织/器官，如皮肤、血管、心脏等，这不仅为器官替代的宏伟目标奠定了基础，还可以用作药代动力学、药物筛选等的体外模型。由于传统技术无法制造具有所需结构、机械和生物复杂性的构造，因此对开发组织和器官的替代制造方法的需求日益增加。3D生物打印是一种增材制造技术，它使用“生物墨水”逐层构建设备和支架。由于器官非常复杂，因此许多生物打印方法被用于克服各种应用的挑战。基于喷嘴的技术，如喷墨和挤压打印，以及基于激光的技术，如立体光刻和激光辅助生物打印，可以提高细胞活力、分辨率和打印保真度。本文定义了不同的制造技术，即基于激光、基于挤压、立体光刻和基于喷墨的生物打印。讨论了每种技术的优势、针对不同组织类型的当前研究现状、挑战和前景。
第 3 章 白金的故事 221004be3.docx 抗癌药物：发现和寻求治愈方法的故事 Kurt W. Kohn，医学博士，哲学博士 科学家 Emer
第 3 章 铂金的故事 221004be3.docx 抗癌药物：发现和寻求治愈方法的故事 Kurt W. Kohn，医学博士，哲学博士 名誉科学家 分子药理学实验室 发展治疗学分部 美国国立癌症研究所 马里兰州贝塞斯达 kohnk@nih.gov 第 3 章 铂金的故事：从想象到新型抗癌药。 前两章讲述了烷化剂：一种通过与 DNA 碱基（尤其是鸟嘌呤）紧密（共价）结合来损伤 DNA 的抗癌药物。令人惊讶的是，某些以铂原子为中心的分子可以以与烷化剂非常相似的方式结合和损伤 DNA，尤其是通过攻击 DNA 的鸟嘌呤。铂配合物的抗癌活性是所有抗癌药物研究中最令人惊讶和影响深远的发现之一。这一里程碑式发现的取得方式尤为引人注目。第一个被发现的、结构最简单的铂络合物是顺铂，其改良形式成为癌症化疗的主要支柱。顺铂不可能在药物筛选项目中被发现，因为它是一种无机化学物质，而所有抗癌药物研究都属于有机化学领域，而有机化学是基于碳原子的。顺铂完全由重金属铂原子、2 个氯原子、2 个氮原子和几个氢原子组成；其中没有一个碳原子（图 3.1）。它也不会通过搜索动物、植物、真菌或微生物制成的天然产物而被发现，因为在任何天然生物系统中都没有发现铂。即使重金属络合物已经过抗癌活性筛选，顺铂也很容易被忽略，因为原子及其结构必须恰到好处。例如，顺铂和反铂由相同的原子和键组成，唯一的区别在于两个氯原子是相邻（顺式）还是跨式
SUMO1的泛素化和小分子降解器的降解扩展了小鼠的存活率
发现了激活泛素连接酶介导的泛素化和在癌细胞中靶向癌蛋白的泛素化和降解的小分子降解者一直是一种难以捉摸的治疗策略。在这里，我们报告了基于NCI药物的化合物库的基于癌细胞的药物筛选，该筛选能够鉴定与泛素蛋白相关的小子相关修饰剂1（SUMO1）的小分子降解器（SUMO1）。命中化合物CPD1的类似物的结构活性关系研究导致识别具有改善性能和体外和体内抗癌效力的铅化合物HB007。基因组尺度CRISPR-CAS9敲除屏幕确定了Cullin 1（Cul1）E3泛素连接酶的底物受体F-box蛋白42（FBXO42），这是HB007活性所需的。使用HB007下拉蛋白质组学测定法，我们将HB007的结合蛋白作为细胞质激活/增殖相关蛋白1（caprin1）。Biolayer干涉法和复合竞争性免疫印迹测定法证实了HB007与Caprin1的结合的选择性。与caprin1结合时，HB007诱导caprin1与FBXO42的相互作用。fbxo42然后将SUMO1募集到Caprin1-Cul1-FBXO42泛素连接酶复合物，其中SUMO1在几个人类癌细胞中泛素化。HB007在植入小鼠中的患者肿瘤衍生异种移植物中有选择性降解SUMO1。全身施用HB007抑制了小鼠中患者衍生的大脑，乳腺癌，结肠和肺癌的进展，并增加动物的存活率。这种基于癌细胞的筛查方法使发现了SUMO1的小分子降解器，并且可能有助于识别其他小分子降解剂的其他小分子降解器。
骨细胞筛选平台中的 3D 树突状网络......
摘要 与年龄相关的肌肉骨骼疾病（包括骨质疏松症）很常见且与长期发病有关，进而严重影响医疗保健系统的可持续性。因此，迫切需要开发可靠的疾病和药物筛选临床前模型，以便以个性化的方式验证新药，而无需进行体内检测。在骨组织中，虽然骨细胞 (Oc) 网络是一个公认的治疗靶点，但目前的体外临床前模型无法模拟其生理相关且高度复杂的结构。为此，需要多种特征，包括拟骨细胞外基质、动态灌注和机械提示（例如剪切应力）以及 Oc 的三维 (3D) 培养。我们在此首次描述了一种基于 96 个微型芯片的高通量微流控平台，用于大规模临床前评估以预测药物功效。我们通过开发和注射一种高硬度的类骨 3D 基质，对一种可实时可视化并配备多芯片的商业微流体装置进行了生物工程改造，这种基质由富含胶原蛋白的天然水凝胶与羟基磷灰石纳米晶体的混合物制成。微通道中充满了拟骨基质和 Oc，受到被动灌注和剪切应力。我们使用扫描电子显微镜对材料进行初步表征。将材料注入微通道后，使用共聚焦显微镜和荧光微珠检测体积变化和水凝胶内细胞大小物体的分布。通过测量细胞活力、评估表型标志物（连接蛋白 43、整合素 α V/CD51、硬化蛋白）、树突量化和对合成代谢药物的反应性来监测 Oc 的 3D 树突网络的形成。该平台有望加速旨在调节骨细胞生存和功能的新药开发。
纤维板层癌模型，评估工具...
纤维板层癌 (FLC) 是一种罕见但致命的癌症，主要发生在年轻人中。目前尚无已知的有效治疗方法，尽管似乎有几种有希望的治疗方法正在开发中。遗传学研究证实，几乎所有 FLC 肿瘤都具有由融合基因 (DNAJB1-PRKACA) 编码的融合蛋白标记 (DNAJB1- PRKACA)；它目前被接受为 FLC 的诊断标准。几个研究小组已经建立了患者来源的异种移植 (PDX) FLC 模型，使用免疫功能低下的动物作为宿主，并使用患者组织样本（肿瘤或腹水）作为 PDX 衍生类器官的主要来源。这些 FLC 类器官由 FLC 上皮、内皮祖细胞和星状细胞组成。CRISPR/Cas9 被用作基因编辑技术来修改成熟肝细胞以获得表达融合基因和/或与 FLC 相关的其他突变基因的离体 FLC 样细胞。尽管这些模型模拟了部分但不是全部 FLC 特征，但使用这些模型进行药物筛选在确定临床上有用的治疗方法方面已被证明无效。将 FLC 与正常成熟的内胚层细胞谱系进行比较的遗传研究表明，FLC 并非与肝细胞共享遗传特征，而是与胆管树干细胞 (BTSC) 亚群共享遗传特征，这些肝/胰腺干细胞/祖细胞始终存在于胆管树中的胆管周围腺体 (PBG) 中，是肝脏和胰腺形成和出生后再生的干细胞来源。因此，预计 BTSC 模型（而不是肝细胞模型）可能更有用。在这篇综述中，我们总结了各种 FLC 模型的现状及其特点、应用和局限性。它们提供了了解这种致命疾病的原因和特征的机会，并且可以从中确定有效的治疗方法。