隨著研究水平的不斷提高,科學(xué)界也在努力尋找更高效的癌癥治療手段。但往期的研究總是不能攻克腫瘤的復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移性這一難題。如今,哈佛大學(xué)的科學(xué)家通過結(jié)合癌細(xì)胞的自我歸巢特性和 CRIPSR 編輯手段,給這一問題提供了一個解決方案。在過去十年間,藥物開發(fā)、醫(yī)學(xué) 影像和外科技能的提升已經(jīng)很大程度上提升了癌癥治療的水平。一些高度惡性的腫瘤,如
肺癌和黑色素瘤的治療見到了曙光。
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然而,目前大部分的轉(zhuǎn)移性腫瘤都沒有針對性的治療手段,較主要的原因就是癌細(xì)胞可以從原發(fā)部位侵入淋巴管、血管,在其他部位形成轉(zhuǎn)移性腫瘤,導(dǎo)致藥物治療靶標(biāo)性效果并不理想。
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在轉(zhuǎn)移性腫瘤中,當(dāng)轉(zhuǎn)移灶形成后,原發(fā)部位就會源源不斷地輸送新的癌細(xì)胞,這一過程又被稱作癌細(xì)胞自主歸巢。既然癌細(xì)胞具有這種自身定位能力,科學(xué)界也試圖利用這一關(guān)鍵特性來提升治療的效率。以往的研究包括:A。 T。 Power 實驗室利用癌細(xì)胞作為載體,在細(xì)胞中裝入溶瘤病毒來殺滅癌細(xì)胞;J。 García-Castro 實驗室則通過改造過的癌細(xì)胞,讓其表達(dá)一些自殺基因從而向其旁側(cè)癌細(xì)胞傳輸死亡信號;E。 Dondossola 實驗室通過改造的癌細(xì)胞讓其表達(dá)治療性分子,抑制腫瘤血管的新生過程。
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但是上述方法背后都隱藏著巨大的風(fēng)險:轉(zhuǎn)導(dǎo)的癌細(xì)胞雖然可以高效殺死轉(zhuǎn)移瘤,但改造過程本身讓它們可能會有二次致瘤風(fēng)險,造成更嚴(yán)重的后遺癥。這為癌癥靶向治療剛出現(xiàn)的曙光蒙上了一層陰霾。
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分泌殺傷配體的癌細(xì)胞(綠色)向復(fù)發(fā)腫瘤細(xì)胞(紅色)所在區(qū)域遷移浸潤。
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讓癌細(xì)胞自相殘殺
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那么,是否可以對癌細(xì)胞進(jìn)行處理,讓其自相殘殺?在一項發(fā)表于《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》的前沿研究中,哈佛大學(xué)的研究者在這一問題上走出了里程碑式的一步:沿著這一思路,在小鼠試驗中,患原發(fā)性及轉(zhuǎn)移性癌癥的小鼠的生存率都得到顯著提升,這項研究也為將來原發(fā)或復(fù)發(fā)性轉(zhuǎn)移腫瘤的臨床治療轉(zhuǎn)化提供了可行的道路。
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文章的通訊作者 Khalid Shah 任職于哈佛醫(yī)學(xué)院和干細(xì)胞中心(HSCI),他表示:“該研究是攻關(guān)克難的一劑良方。在標(biāo)準(zhǔn)治療手段中,向腫瘤靶向傳送藥物的失敗率很高。我們的這項研究表明,通過逆編程手段,可以用病人本身的癌細(xì)胞來治療癌癥。我們認(rèn)為這項技能可以延伸至所有的癌癥類型?!?br />
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Khalid Shah 教授
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癌癥之所以令人忌憚,一個重要原因是它們不會輕易啟動自身凋亡程序,因此具有強大的增殖能力。若能讓癌細(xì)胞開啟凋亡程序,癌癥就有可能得到控制??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),部分腫瘤細(xì)胞表面有一類腫瘤壞死因子(TNF)受體,也就是俗稱的“死亡受體”。當(dāng)特定的配體分子(腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體,TRAIL)與之結(jié)合,與凋亡相關(guān)的信號通路開啟,就能結(jié)束癌細(xì)胞的無限增殖。
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研究團(tuán)隊從中得到啟示:他們以天然不含 TNF 受體的癌細(xì)胞為載體,使該細(xì)胞在工程處理后表達(dá) TRAIL 蛋白分子。由于不含 TNF 受體,它們就能在保證自身不受威脅的前提下,成為能夠分泌 TRAIL 的腫瘤細(xì)胞殺手。研究團(tuán)隊將這些細(xì)胞注射至患原發(fā)性成膠質(zhì)細(xì)胞瘤小鼠的癌組織處。結(jié)果令人驚喜:它們分泌出的大量 TRAIL 與周圍的腫瘤細(xì)胞結(jié)合,開啟凋亡程序。在小鼠試驗中,這種手段展現(xiàn)出了良好的效果。
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CRISPR 幫助應(yīng)對癌癥轉(zhuǎn)移
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不過,這種手段并不足以應(yīng)對復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移性癌癥:當(dāng)癌細(xì)胞擴散至全身各處時,我們顯然不能將這些殺手派遣至所有的癌細(xì)胞棲息場所。這時,癌細(xì)胞“自我歸巢”的特性讓研究人員受到啟發(fā):由于癌細(xì)胞可以跟蹤已經(jīng)擴散到同個器官或者身體其他部位的同伴,如果我們將運送 TRAIL 的載體改成患者自身體內(nèi)的癌細(xì)胞,問題似乎就能迎刃而解。
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研究團(tuán)隊從小鼠的癌組織中分離得到癌細(xì)胞,運用 CRISPR 技能,使腫瘤細(xì)胞表面的 TNF 受體失活。后續(xù)步驟與前一項試驗一致:通過工程處理使其能表達(dá) TRAIL,并將這些細(xì)胞重新注入患轉(zhuǎn)移性成膠質(zhì)細(xì)胞瘤的小鼠體內(nèi)。研究團(tuán)隊觀察到,這些細(xì)胞會直接向腫瘤區(qū)域遷移,并將周圍的癌細(xì)胞殺死。這種方式使得患癌小鼠的生存率得到了顯著提升。
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在腫瘤清除后消除工具細(xì)胞(圖中綠色曲線)可以顯著提升小鼠的生存率(約 80%)。
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與此同時,研究團(tuán)隊沒有忽略另一個重要問題:由于 TNF 受體失活,這些經(jīng)編輯的腫瘤細(xì)胞在殺死敵軍后,會繼續(xù)不受控制地增殖。為此,研究人員在這些載體細(xì)胞身上安裝了一個“自殺開關(guān)”:細(xì)胞內(nèi)含有藥物前體轉(zhuǎn)化酶,當(dāng)研究人員人為加入 GCV 試劑,這種酶會啟動藥物前體的轉(zhuǎn)化,并殺死這些殘留的載體癌細(xì)胞。
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兩種手段(異源型及同源型)流程示意圖
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應(yīng)用前景
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“我們的研究利用工程細(xì)胞以及腫瘤細(xì)胞定位特性,發(fā)展了一項針對多種癌細(xì)胞的受體靶標(biāo)治療手段,這也向我們展示了細(xì)胞治療方法方法方法方法方法方法方法方法方法方法的潛力?!盨hah 說。研究為原位癌與復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移癌都提供了一種有效且不受威脅的治療手段。
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“在將病人體內(nèi)主要的大腫瘤塊移除之后,利用分離下來的癌細(xì)胞進(jìn)行體外工程處理,帶上抗瘤分子和自殺系統(tǒng)之后,根據(jù)病人不同的腫瘤類型和階段重新輸入回患者體內(nèi),”正如 Shah 在論文里所寫的,“這種方法將為原位或者侵襲性轉(zhuǎn)移癌的治療提供無限的希望?!?br />
每當(dāng)有新的研究問世,我都會很佩服科學(xué)家們的智慧和天馬行空的思想。無論如何,這項研究對癌癥治療都是一種幫助,幫助我們早一日戰(zhàn)勝癌癥,讓人類不再飽受癌癥的困擾,還給癌癥患者們一個完整的人生。
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