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抗癌再進擊! 國輻中心發現癌細胞誘發機制
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2018/3/6

 
圖一、肝癌衍生生長因子(左)與基因(右)結合的三維結構   圖二:肝癌衍生生長因子誘發癌症的機制


<全球第一! 從結構生物學角度解出肝癌衍生生長因子誘發癌症的機制>

        國家同步輻射研究中心陳俊榮教授、陳俐穎博士生研究助理以及國立中山大學生物醫學研究所戴明泓教授等人,耗時近五年首度解析出「肝癌衍生生長因子」(Hepatoma-Derived Growth Factor, HDGF)結合基因的三維結構,成為全球第一個從結構生物學角度,發現肝癌衍生生長因子誘發癌症機制的研究團隊,研究成果於1月10日登上國際期刊《科學報導》(Scientific Reports)。

<從源頭阻止基因調控,直接抑制癌細胞生成>

        肝癌衍生生長因子是一種不好的蛋白質,起初是在人類肝癌細胞中被發現,它能與基因結合並啟動基因調控的功能,讓正常細胞轉變成癌細胞。研究顯示它與十大癌症的誘發有密切關聯,包含了非小細胞肺癌、肝癌、乳癌、口腔癌、前列腺癌、胃癌、胰臟癌、食道癌以及卵巢癌等。

        陳俊榮教授說,過去無法直接觀察到肝癌衍生生長因子的「基因結合反應區」,所以不瞭解癌症誘發的機制。這個研究利用台灣光子源(Taiwan Photon Source, TPS)首度解出人類肝癌衍生生長因子的基因結合反應區,解析度達0.28奈米,相當於頭髮直徑的三十萬分之一,並發現此區會與基因結合且交換訊息,進而刺激細胞增生。根據這些訊息,未來將可望研發專一性藥物,從源頭阻止基因調控以直接抑制癌細胞生成。

<台灣光子源讓過去看不見的東西被看見>

        台灣光子源的亮度,是台灣光源(Taiwan Light Source, TLS)的1萬倍以上。這個研究初期使用台灣光源進行實驗,每個樣品至少耗費1.5小時才能取得數據,但由於樣品被X光長時間照射後破壞,所得到的數據卻無法正確解出肝癌衍生生長因子的基因結合反應區結構,直到使用台灣光子源才迎刃而解,而台灣光子源只需12秒就能取得一個樣品的數據。 陳俊榮教授說,台灣光子源的超高亮度X光,是解析結構的重要關鍵。因為樣品曝光時間大幅縮短450倍,所以樣品在遭受X光破壞之前,就已經取得完整的數據。台灣光子源的優質光源,可運用在極為複雜的蛋白質結構解析,為生命科學研究開啟新契機。 陳俐穎表示,此研究最困難的關鍵技術之一,在於利用「蛋白質結晶學技術」培育高品質的蛋白質晶體,由於肝癌衍生生長因子的結構相當不穩定,所以培養晶體的難度極高,五年間培育並篩選了近千個晶體,再加上台灣光子源的加持,才有了重要突破。

<從癌症治療進擊到癌症預防>

        現階段對抗癌症的方法,都是在癌症發生之後,再以化療、標靶藥物或免疫療法等方式攻殺癌細胞。未來,根據肝癌衍生生長因子誘發癌症的機制,將可望發展專一性高、副作用低的藥物,以降低體內肝癌衍生生長因子的量,或抑制肝癌衍生生長因子之基因結合反應區的功能,就能有效減少癌細胞生成,從「癌症治療」進擊到「癌症預防」。

        此外,肝癌衍生生長因子還可以作為癌症風險評估與早期偵測的重要指標,以期能在黃金治療期內發現癌症,並提高存活率。