癌症总是让人闻风丧胆!它是公认的人类健康三大穷凶恶极的杀手之一,尤其是当发展到晚期时,人就好似被宣读了判定书一般,只剩一条归途。但其实在生活中,我们是可以尽量避免癌症的发生率的。
分泌杀伤配体的癌细胞(绿色)向复发肿瘤细胞(红色)所在区域迁移浸润。
听起来似乎像一出间谍大戏:取出已经离开原位肿瘤并扩散到身体其他部位的癌细胞,利用基因组编辑技术CRISPR对其改造,将其训练为冷血杀手,然后等这些改造的癌细胞回家的时候(癌细胞的自我归巢特点),就会扮演刺客的角色,不动声色的杀死原位以及复发肿瘤,执行完任务后缴械自杀。
在过去十年间,药物开发、医学影像和外科技术的提升已经很大程度上提升了癌症治疗的水平。一些高度恶性的肿瘤,如肺癌和黑色素瘤的治疗见到了曙光。然而,目前大部分的转移性肿瘤都没有针对性的治疗手段,最主要的原因就是癌细胞可以从原发部位侵入淋巴管、血管,在其他部位形成转移性肿瘤,导致药物治疗靶标性效果并不理想。
在转移性肿瘤中,当转移灶形成后,原发部位就会源源不断地输送新的癌细胞,这一过程又被称作癌细胞自主归巢。既然癌细胞具有这种自身定位能力,科学界也试图利用这一关键特性来提升治疗的效率。以往的研究包括:A。T。Power实验室利用癌细胞作为载体,在细胞中装入溶瘤病毒来杀灭癌细胞;J。García-Castro实验室则通过改造过的癌细胞,让其表达一些自杀基因从而向其旁侧癌细胞传输死亡信号;E。Dondossola实验室通过改造的癌细胞让其表达治疗性分子,抑制肿瘤血管的新生过程。
让癌细胞自相残杀
那么,是否可以对癌细胞进行处理,让其自相残杀?在一项发表于《科学·转化医学》的最新研究中,哈佛大学的研究者在这一问题上走出了里程碑式的一步:沿着这一思路,在小鼠试验中,患原发性及转移性癌症的小鼠的生存率都得到显著提升,这项研究也为将来原发或复发性转移肿瘤的临床治疗转化提供了可行的道路。
文章的通讯作者KhalidShah任职于哈佛医学院和干细胞中心(HSCI),他表示:“该研究是攻关克难的一剂良方。在标准治疗手段中,向肿瘤靶向传送药物的失败率很高。我们的这项研究表明,通过逆编程手段,可以用病人本身的癌细胞来治疗癌症。我们认为这项技术可以延伸至所有的癌症类型。”
研究团队从中得到启示:他们以天然不含TNF受体的癌细胞为载体,使该细胞在工程处理后表达TRAIL蛋白分子。由于不含TNF受体,它们就能在保证自身安全的前提下,成为能够分泌TRAIL的肿瘤细胞杀手。研究团队将这些细胞注射至患原发性成胶质细胞瘤小鼠的癌组织处。结果令人惊喜:它们分泌出的大量TRAIL与周围的肿瘤细胞结合,开启凋亡程序。在小鼠试验中,这种手段展现出了良好的效果。
CRISPR帮助应对癌症转移
不过,这种手段并不足以应对复发及转移性癌症:当癌细胞扩散至全身各处时,我们显然不能将这些杀手派遣至所有的癌细胞栖息场所。这时,癌细胞“自我归巢”的特性让研究人员受到启发:由于癌细胞可以跟踪已经扩散到同个器官或者身体其他部位的同伴,如果我们将运送TRAIL的载体改成患者自身体内的癌细胞,问题似乎就能迎刃而解。
在肿瘤清除后消除工具细胞(图中绿色曲线)可以显著提升小鼠的生存率(约80%)。
与此同时,研究团队没有忽略另一个重要问题:由于TNF受体失活,这些经编辑的肿瘤细胞在杀死敌军后,会继续不受控制地增殖。为此,研究人员在这些载体细胞身上安装了一个“自杀开关”:细胞内含有药物前体转化酶,当研究人员人为加入GCV试剂,这种酶会启动药物前体的转化,并杀死这些残留的载体癌细胞。
最终,接受CRISPR改造的癌细胞治疗的原发性或复发性脑癌的小鼠,肿瘤显著缩小,且90%在治疗后存活数周或数月,生存期显著延长。而通常这样的胶质母细胞瘤在小鼠和人中几乎是%致命,并且在实验中未接受治疗的小鼠中是如此。另外,在乳腺癌脑转移的小鼠中,大约一半的小鼠在接受治疗后存活数周。
而且研究还表明,这种工程化癌细胞在移植后能够特异性地杀死原位和复发的肿瘤,还能够自己追踪肿瘤的转移灶进一步发挥杀伤作用。
Shah说,目前,他正在计划在一家创业公司中开发这种癌细胞抗癌的疗法。同时,Shah还补充道,在新研究提交给期刊后的一年里,他和他的同事已经获得了关于CRISPR改造的肿瘤细胞能够有效攻击癌细胞的更多数据。
该团队的其他科学家表示,他们可以想象这种试验性疗法很有希望进入临床试验。Rutgers大学的癌症生物学家RenataPasqualini表示,“凭借充足的资源和先进的专业知识,我们可以看到朝着第一阶段临床试验发展的势头。”在此之前,她领导了一项年的研究,同样是使用癌细胞将抗肿瘤化合物直接传递给小鼠的原发性和转移性肿瘤,结果减少了肿瘤的生长,破坏了它们生存所需的血管,并在许多细胞中引发了自毁机制。Renata表示,最终能否进入临床试验,完全取决于安全性。
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