癌症疗法在抗击结核病方面显示出希望

关于结核病，癌症能教给我们什么？这是米纳尔·达塔（Meenal Datta）从读研究生开始就一直在追寻的问题。

一旦身体的免疫系统感染了结核病，它就会形成肉芽肿——紧密的白细胞簇——试图将肺部引起感染的细菌隔离开来。但通常情况下，肉芽肿弊大于利。

Datta负责分析肉芽肿和肿瘤之间的相似性，发现两者在结构和功能上都是异常的。2015年，她和其他研究人员研究了肉芽肿的血管结构，发现它们就像肿瘤血管一样受损和渗漏，这限制了两种疾病的药物输送和成功治疗。

“这是我们第一次明确地证明这两种疾病之间存在这种病理生理学上的相似性，它们具有不同的病因和症状，”圣母大学航空航天和机械工程助理教授Datta说。“癌症听起来一点也不像传染病。然而，这里有两种不同的疾病，它们存在相同的血管功能失调问题。

现在，来自圣母大学，马萨诸塞州总医院和美国国立卫生研究院的同一团队的一项研究已经确定了一种药物组合，可以改善肉芽肿内的血流，有利于药物输送。该研究发表在《美国国家科学院院刊》上，利用数十年的癌症研究来研究受结核病影响的肺组织并改善治疗。

“就像在肿瘤中一样，肉芽肿中的许多血管被压缩或挤压关闭 – 就像你踩到花园软管一样，”该研究的第一作者Datta说。“在癌症中，我们知道发生这种情况是因为肿瘤质量的增长和它所放置的支持性蛋白质支架，称为基质。我们认为也许同样的事情也发生在肺结核中。

该研究证实，肉芽肿中也发生了类似的现象——细胞量和蛋白质支架过多。这种功能受损使血液几乎不可能通过血管流动，从而削弱了将药物输送到结核病部位的能力。

Datta和她的合作者使用氯沙坦，一种用于治疗高血压的负担得起的药物。然而，它也具有有益的副作用，即减少肉芽肿内产生的基质量，从而打开压缩的血管并恢复血流。

然后，研究人员将氯沙坦与贝伐珠单抗联合使用，贝伐珠单抗是癌症患者用来阻止不良血管过度产生的药物。通过这种双管齐下的药物方法，Datta和团队能够使肉芽肿血管的功能和行为更加正常。

当研究人员将宿主导向疗法氯沙坦和贝伐珠单抗与抗生素一起应用时，他们显示出肉芽肿内药物递送和抗生素浓度的改善。

此外，Datta的研究生Maksym Zarodniuk分析了该团队产生的基因组测序数据，发现即使没有抗生素，肉芽肿内的结核菌也会减少。

“当我们只给予那些宿主导向的疗法时，即使不添加抗生素，我们也获得了良好的治疗效果。这些疗法促进了身体的炎症反应，以对抗细菌，这是我们没有预料到的，“达塔说。

对于Datta来说，这项研究结束了她于2011年在马萨诸塞州总医院和哈佛医学院开始博士研究时开始的结核病研究，并跨越了她职业生涯的多个阶段。结核病虽然在美国得到很大控制，但仍被认为是全球最致命的传染病之一。

“我们选择的宿主定向疗法的优势在于，这些药物或同类非常相似的药物已经获得全球监管机构的批准，而且价格实惠，”Datta说。“我们希望我们的临床前结果能够令人信服，足以启动临床试验，使结核病患者受益。

如今，Datta在圣母大学的实验室主要致力于了解胶质母细胞瘤，这是一种罕见的难治性脑癌。达塔说，作为一名工程师，她能够以不同的视角进入其他研究领域，这为多学科研究的重要性提供了一个很好的案例。

“我确实相信这确实是作为一名工程师的优势。有时我更容易在看似不同的上下文之间建立联系，“达塔说。“我们依靠我们的生命科学和临床同事来了解这些细节，但工程师非常擅长从简化的系统方法处理复杂的问题。

这项名为“使肉芽肿脉管系统和基质正常化可改善结核病感染兔子的药物输送并减少细菌负荷”的研究由比尔和梅琳达·盖茨基金会和美国国立卫生研究院资助。Datta 是圣母大学贝尔蒂奥姆精准健康研究所、埃克全球健康研究所、哈珀癌症研究所、露西家庭数据与社会研究所、NDnano 和沃伦药物发现中心的附属成员。Datta 是以下博士课程的助理教授：航空航天和机械工程、生物工程以及材料科学与工程。

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