阿司匹林（Aspirin）是一種非甾體類抗炎藥，經近百年的臨床實踐，阿司匹林似乎成了一種靈丹妙藥，它可以止疼、退熱、預防心血管或腦血管疾病，如果將一片溶於水，它甚至可以使鮮花保持嬌豔。新興的流行病學和臨床證據表明，長期定期使用阿司匹林還可以降低患結直腸癌的風險。此外，一些研究表明，診斷前或診斷後使用阿司匹林可提高結直腸癌患者的生存率。
儘管阿司匹林的抗腫瘤特性已有數十年的歷史了，但人們對這種保護作用的確切機制尚不完全了解。由於炎症會促進癌變，而阿司匹林剛好是一種抗炎藥，所以有人提出觀察到的阿司匹林的保護作用可能是由於組織微環境中炎症水平的降低導致的。此外，在大多數此類研究中利用阿司匹林的劑量通常過高。因此，多年來，人們一直對阿司匹林的化學預防作用表示懷疑。
結直腸癌（CRC）胃腸道中常見的惡性腫瘤，早期症狀不明顯，隨著癌腫的增大而表現排便習慣改變、便血、腹瀉、腹瀉與便祕交替、區域性腹痛等症狀，晚期則表現貧血、體重減輕等全身症狀。其發病率和病死率在消化系統惡性腫瘤中僅次於胃癌、食管癌和原發性肝癌。
2020年1月6日，美國德州貝勒大學醫學中心、希望之城國家醫療中心的研究人員在Carcinogenesis雜誌發表了題為：A comprehensive in vivo and mathematic modeling-based kinetic characterization for aspirin-induced chemoprevention in colorectal cancer 的研究論文。
該研究首次使用全面的體內實驗系統地評估了阿司匹林的抗腫瘤發生動力學，並進行了三維數學建模。研究證實了阿司匹林可以通過抑制腫瘤細胞增殖和誘導凋亡，顯著減弱腫瘤生長和抑制結直腸癌復發。這項研究為阿司匹林對結直腸癌患者的保護作用提供了流行病學資料支援。
據了解，該研究目前已進入臨床試驗階段。
阿司匹林以劑量依賴方式誘導結直腸癌細胞凋亡
該團隊先前的研究表明，阿司匹林在多種結直腸癌細胞系中的體外抗增殖作用取決於PIK3CA突變狀態。研究人員首先進行了一系列的體外實驗，向4種具有不同遺傳背景的結直腸癌細胞系PIK3CA突變細胞系（HCT116和HT29）和PIK3CA野生型細胞系（SW480和LoVo）中分別用1、2.5和5 mM的阿司匹林處理。
結果表明，無論遺傳背景如何，阿司匹林均以劑量依賴性方式誘導結直腸細胞系凋亡，而非壞死（凋亡啟用蛋白Bax表達上調，抗凋亡基因Bcl2和Bcl-xl的表達下調）。
阿司匹林在異種移植動物模型中劑量依賴性地抑制腫瘤生長
隨後，研究人員使用了HCT116、HT29、SW480和LoVo細胞系異種移植動物模型，並給動物服用不同劑量的阿司匹林(0、15、50和100 mg/kg)，持續2周。評估細胞增殖、凋亡和蛋白表達，然後進行三維數學建模分析，以評估細胞分裂和死亡率及其對阿司匹林介導的腫瘤生長變化的影響。
結果表明，阿司匹林在4種細胞系異種移植動物模型中始終以劑量依賴性方式抑制腫瘤的生長，但在具有不同遺傳背景的細胞系中，其效率似乎有所不同。相比之下，低劑量阿司匹林治療主要在PIK3CA突變細胞系（HCT116和HT29）的異種移植物中抑制了腫瘤生長。
阿司匹林抑制異種移植物中的腫瘤細胞增殖，誘導腫瘤細胞凋亡
為了進一步分析阿司匹林在體內的抗腫瘤作用，研究人員分別在第3、5、7、9和11天從每個實驗組收集了總共6個異種移植腫瘤，並在第15天收集了其餘腫瘤。通過Ki67染色評估增殖細胞的百分比，表明阿司匹林抑制腫瘤生長的功效部分是通過抑制細胞增殖實現的。
接下來，研究人員通過TUNEL分析檢測了阿司匹林治療對異種移植組織中細胞凋亡率的影響。研究發現，阿司匹林處理的所有四種結直腸癌細胞系的異種移植物中凋亡細胞的百分比均以劑量依賴性方式顯著增加。
三維數學模型表明，阿司匹林治療可增加異種移植腫瘤中細胞死亡並減少細胞分裂
研究人員還對實驗資料應用了數學模型來測量細胞分裂和細胞死亡的速率。通過對這些動力學引數的估計，研究人員可以對阿司匹林如何影響腫瘤細胞集落存活和形成的概率進行計算，這可以深入了解阿司匹林介導的針對結直腸癌的保護作用。從數學模型中，可以觀察到，隨著阿司匹林劑量的增加，出現了兩種不同的趨勢：（i）細胞的死亡率增加和（ii）細胞分裂率的降低。
總而言之，阿司匹林是一種經濟有效且耐受性良好的藥物，可通過抑制腫瘤生長和抑制結直腸癌復發而具有抗腫瘤作用。該研究首次使用全面的體內實驗系統地評估了阿司匹林的抗腫瘤發生動力學，其部分機制是通過抑制細胞增殖和誘導凋亡來介導的。通過使用數學建模的方法證明，這可以顯著降低腫瘤生長的成功率，這可能有助於在流行病學上證明阿司匹林對有CRC風險的患者的保護作用。
論文連結：
https: //doi.org/10.1093/carcin/bgz195