稳态磁场影响表皮生长因子受体和肿瘤细胞生长增殖的机制研究

In recent years, there are some experiments showing that static magnetic fields can inhibit some cancer cell growth. Some hospitals have started to use magnetic fields as a supplementary method in cancer treatment. However, the mechanism of how static magnetic fields inhibit cancer growth is still unclear. In our study, we found that static magnetic field can directly inhibit the kinase activity of epidermal growth factor receptor (EGFR), a tyrosine kinase receptor, and affect its downstream signal transduction pathways in cells. It is an important reason account for cancer cell growth inhibition. In addition, we found that the inhibition effects are correlated with the strength of the magnetic fields. In this project, we will combine biochemistry, molecular biology and cell biology, as well as single molecular imaging techniques such as liquid-phase Scanning Tunneling Microscopy (L-STM), to investigate the molecular mechanisms of magnetic effects, exploring possible synergistic or combinational effects of magnetic field and small molecule inhibitors on tumor growth inhibition. This will not only expand our knowledge about the biological effects of magnetic fields but also could provide theoretical supports for the clinical application of magnetic fields in cancer treatment.

近年来一些实验证据表明稳态磁场能够抑制一些肿瘤细胞的生长，并有临床研究开始将磁场应用于肿瘤等的辅助治疗中。然而目前大多数研究缺乏系统性和深入性,导致磁场对肿瘤细胞的生物学效应并不明确，机制并不清楚。前期我们通过比较不同类型细胞的生长增殖对不同强度稳态磁场的响应，发现在多数肿瘤中高表达的EGFR（表皮生长因子受体）蛋白的活性及其下游通路受到稳态磁场的影响，是肿瘤细胞增殖受抑制的重要因素。并且稳态磁场的强度与其对肿瘤细胞的抑制效果呈正相关。在本项目中，我们将进一步结合多种生物化学、分子生物学和细胞生物学的方法，采取溶液中扫描隧道显微镜单分子成像等技术手段,利用强磁场大科学装置的高强稳态磁场设备，从分子和细胞两个层面研究磁场影响EGFR等的机理,并探索稳态磁场本身以及与小分子药物联合抑制肿瘤的潜在应用。本项目旨在深入探索稳态磁场对生物体影响的分子机制，并为临床利用磁场治疗肿瘤提供理论依据。

稳态磁场能够抑制一些肿瘤细胞的生长，并有临床研究开始将磁场应用于肿瘤等的辅助治疗中。然而目前大多数研究缺乏系统性和深入性,导致磁场对肿瘤细胞的生物学效应并不明确，机制并不清楚。前期我们通过比较不同类型细胞的生长增殖对不同强度稳态磁场的响应，发现在多数肿瘤中高表达的EGFR（表皮生长因子受体）蛋白的活性及其下游通路受到稳态磁场的影响，是肿瘤细胞增殖受抑制的重要因素。并且稳态磁场的强度与其对肿瘤细胞的抑制效果呈正相关。在本项目中， 我们进一步结合多种生物化学、分子生物学和细胞生物学的方法，采取溶液中扫描隧道显微镜单分子成像等技术手段,利用强磁场大科学装置的高强稳态磁场设备，从分子和细胞两个层面研究了磁场影响EGFR等分子的机理,并探索稳态磁场本身以及与小分子药物联合抑制肿瘤的潜在应用。例如，利用溶液扫描隧道显微镜（L-STM）实现了对蛋白等生物大分子在溶液状态下的纳米尺度单分子动态成像，并发现磁场可以改变癌蛋白EGFR的排列取向，从而抑制肿瘤生长；建立了国际上首个可以在≥20T稳态强磁场下研究多种生物样品的研究平台，发现细胞内不同组分的分子抗磁性不同导致了细胞作为一个整体在不同状态下对磁场的响应不同；发现磁场作为一种非侵入性和无创伤的物理手段，具有良好的生物安全性，在抑制肿瘤生长方面有着良好的应用前景。本项目不仅探索了稳态磁场对生物体影响的机制，并为临床利用磁场治疗肿瘤提供了一定的理论依据。