有趣的Science論文:餓死癌細胞的微生物模擬
日期:2012-08-27 08:03:35
關于癌癥和微生物,近期Science雜志剛剛公布了一項研究成果——一種腸道微生物也許能幫助病原體入侵腸道,損害宿主細胞從而提高結腸癌的風險。然而時隔不久,來自德國和新加坡的一個研究組又提出模擬多頭絨泡菌(Physarum polycephalum)行為的數學模型能用于治療癌癥,餓死癌細胞,雖然這兩項研究方向不同,但是卻道出微生物在癌癥誘發和治療方面的兩廂相反作用,十分有趣。
多頭絨泡菌屬于粘菌,是介于動、植物之間的一種微生物,形態各異,具有向食物聚集的特性,如果食物處于分 散狀態,黏菌就會在食物之間形成管道,通過管道輸送養分。
早在2010年,日本的科學家就發現多頭絨泡菌這種單細胞生物具有建立高效運輸網絡的能力,研究人員在一個A4紙大小、與日本關東地區形狀相同的容器內培養粘菌,結果粘菌首先在周圍迅速形成細密網絡,隨著網絡向四周擴散,網絡從出發中心向 外逐漸由細密變清晰,一至兩天后,在容器內整個“關東地區”便呈現出清晰的“鐵路網”。
由此不少專家指出,借助這個,研究人員就能制作出性能相當于或高于現實世界的基礎設施網絡的好網絡,而現如今,德國不來梅大學等處的研究人員則將這個原理用于癌癥治療,他們分析了粘菌在實驗室中生長的方式,了解這些相互作用如何形成,以及何時會出現 轉向。
文章作者,Hans-Günther Döbereiner表示,腫瘤為了生存生長,需要一個供血系統,許多高侵襲性的腫瘤都能構建一個全新的血管系統,用以供應腫瘤干細胞生長所需,這個血管系統生長,交匯,并融合,然后就與健康組織血液供應連接。由于這個連接的過程,從數學上來說是與粘菌的滲濾過渡是一致的,因此建立這樣一個數學模型也就具有相同的作用了。
隨著這個模型的建立,研究人員利用網絡圖譜,就像是地鐵圖一樣,追蹤相互連接。他們記錄下從每個點發散出來多少個連接,得到“互連點(interconnectedness)”,這與某個站臺連接的地鐵線路數量相似。由此研究人員發現了多個模型島通到一個互連點網絡的轉換圖。有多少個整體節點不重要,重要的是有多少個恰好有三個線路的節點,一個線路的節點,以及保持完全隔離的節點,當這三個數字達到一個特殊比率,那么就會出現滲濾過渡。
“這一結果十分有趣,和新穎”,前研究的日本科學家Toshiyuki Nakagaki說,“并且這個通過滲濾標準技術的分析也很清晰美觀。”
將癌癥餓死是目前治療癌癥的一個關鍵方式,這項研究的研究人員希望這個關于血管網絡形成分析的成果,有一天能用于抑制腫瘤血液供應,和阻止癌細胞生長。
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