最近的一项研究利用磁镊实时再现了抗癌药奥沙利铂与DNA结合的动力学过程, 为人们认识铂类抗癌药物的抗癌机制打开了一扇门.

这项名为《Effects of oxaliplatin on DNA condensation》研究工作发表于《中国科学: 物理学力学天文学》英文版2014年第11期, 在分子水平上揭示了奥沙利铂与DNA作用的动力学, 由中国科学院物理研究所李伟副研究员以及王鹏业研究员担任通讯作者撰写.

DNA是铂类抗癌药物主要的药物作用靶点, 此类抗癌药会与DNA形成共价结合, 造成DNA局部或全局的凝聚, 干扰DNA复制和转录等生命过程, 引发细胞死亡. 目前关于铂类抗癌药物与DNA作用的分子机制还没有完全弄清楚.

      在这项研究中, 利用磁镊单分子设备捕获单个DNA分子, 引入奥沙利铂, 实时观测药物与DNA结合的过程, 此过程完整的再现了奥沙利铂导致DNA凝聚的动力学. 同时, 通过改变反应的条件, 发现DNA的弹性会阻碍药物的结合, 而DNA的扭力会促进药物的结合, 以及反铂的介入会增强奥沙利铂的药性.

图1  (a) 磁镊示意图; (b) DNA拉力的影响; (c) DNA扭力的影响; (d) 反铂能够加强奥沙利铂的作用

Figure 1  (a) setup of magnetic tweezers (not to scale); (b) effects of DNA tension; (c) effects of DNA twist; (d) transplatin enhances oxaliplatin’s ability of condensing DNA.

该研究发现对于人们认识铂类抗癌药的分子机制具有重要的科学意义.

研究得到了国家自然科学基金资助项目(批准号: 11104341, 11274374), 国家重点基础研究发展计划(批准号：2013CB837200)资助.

来源论文：

JU HaiPeng, ZHANG HongYan, LI Wei, WANG PengYe. Effects of oxaliplatin on DNA condensation. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy, 2014, 57(11): 2114-2120

论文链接：

http://phys.scichina.com:8083/sciGe/EN/abstract/abstract509287.shtml

扩展阅读：无创筛查前列腺癌的新方法 (新闻来源：EurekAlert)

 中国广州的研究人员表明，血清混合银纳米颗粒的表面增强拉曼光谱可能用来揭示癌症病例

　　2014年9月2日华盛顿—癌症筛查是预防癌症死亡的极其重要的工具，越早发现病例越可及早治疗。尽管现存已有很多对不同类型的癌症的筛查方法，仍然需要更安全，廉价，和有效的筛查方法来挽救更多的生命。

　　前列腺癌是全球男性中最常见的癌症，近日，由中国广东医学院的李绍新博士领导的研究团队证实了一种无创筛查前列腺癌的新方法的潜力。研究人员在实验室里成功测试了这项方法—它结合了已存的表面增强拉曼光谱和一种新的精密的分析算法技术—支持向量机。

　　如研究人员发表在美国联合物理协会（AIP）出版的《应用物理快报》中的新文章 所述，他们对68个健康志愿者和93个被临床确诊罹患前列腺癌的病人的血液样本进行了表面增强拉曼光谱结合支持向量机分析，研究结果表明该新技术对癌症病例识别的准确率高达98.1%。

　　如果该项技术在临床实验中被证明安全有效，那么它将有可能成为一种新的工具，帮助医生和患者促进前列腺癌症的早期检测和诊断，李博士说。

　　“结果表明, 无标记血清的表面增强拉曼光谱分析结合支持向量机有很大潜力被应用于前列腺癌的无创筛查，”李博士说。“和传统的筛查方法相比，这种方法的优势在于非创伤性，高敏感性和简单。”

一种常见的癌症

　　根据世界卫生组织(WHO)的报道，在世界范围内，前列腺癌是男性中最常见的癌症之一，也是首要癌症死因。每年有899,000新增病例，死亡人数达260,000，占全球范围内癌症致死人数的6%。1/6的男性会在他们的一生中罹患这种癌症。

　　多年来， 尽管通过检测蛋白质标记物--前列腺特异性抗原（PSA）的浓度提升就可以筛查前列腺癌症的早期病例，但这种方法远不完美，因为前列腺特异性抗原浓度的提升可以是由很多和癌症无关的因素引起的。这样就会导致过度诊断，不舒服的组织活检和其他不必要的治疗，价格昂贵而且会有严重的副作用。 正因为如此， 美国预防服务工作组目前（USPSTF）不建议基于PSA的前列腺癌筛查方法。

　　据李博士所说，已经有很多科学家在考虑将表面增强拉曼光谱技术应用在癌症检测方面，因为这种具有表面敏感性的光谱技术已经问世好多年，其敏感性可识别低丰度关键分子，如污染物表面的杀虫剂残留。这就使得这项光谱技术可完美的应用于辨别DNA， 蛋白质和脂肪分子的细微信号, 也是李博士的团队所致力研究的方向。

　　李博士说，挑战在于如果有光谱信号的改变，变化往往是非常细微的。对比从68个健康志愿者和93个前列腺癌症病人身上抽取的血清样本，二者光谱信号的差别十分微小几乎探测不出来。为了准确地区分这些血清样本，李博士的研究组使用了强大的光谱数据处理算法技术—支持向量机， 这样才有效地显示出了样本光谱信号的区别。

　　李博士说，尽管这项工作还是处于初步研究阶段，研究结果已经显示出血清拉曼光谱结合支持向量机在无创前列腺癌症的筛查方面的潜力。李博士补充说，下一步的研究将对现有方法做进一步的改进，并探索该技术是否能被用于区分癌症的分期。