發(fā)布日期：2017-07-31
本研究共同作者：Shirley Zhang（左）、 Linan Liu（右）；膠原纖維網(wǎng)絡(luò)（藍(lán)綠色）作為癌細(xì)胞（紅色）的生物物理特性的生物標(biāo)記物（圖片來源 uci.edu）
近日，加利福尼亞大學(xué)歐文分校（UCI）的科學(xué)家在國際著名期刊《Science Translational Medicine》發(fā)表了一項(xiàng)重磅研究。研究表明利用間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）感受外部壓力的能力，可以為小鼠腫瘤遞送抗癌藥物，同時(shí)也減少了藥物對正常組織的損傷。這也是研究人員首次基于遺傳工程改造的間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC），使其具有特異感應(yīng)硬化腫瘤組織的能力向腫瘤細(xì)胞遞送治療藥物。
眾所周知，在實(shí)體瘤中，癌組織硬化（Stiffness）是相當(dāng)普遍的一個(gè)現(xiàn)象，但是傳統(tǒng)的癌癥治療方案，并沒有把這種生物物理特性作為靶標(biāo)。而這一點(diǎn)正是這項(xiàng)研究的創(chuàng)新所在。
作為這篇論文的資深作者，趙偉安博士（Weian Zhao）說：“Stiffness是一種在體內(nèi)持續(xù)數(shù)年的生物標(biāo)記物，如果把Stiffness作為治療靶標(biāo)，癌癥就很難發(fā)展出抗性！”（注：癌細(xì)胞具有能夠感知周圍環(huán)境硬度（stiffness）的能力，而且癌細(xì)胞移動(dòng)的能力也依賴于其所處的環(huán)境，這些環(huán)境的范圍包括從堅(jiān)硬（骨組織）到柔軟（脂肪組織），其中還包括中度堅(jiān)硬的組織，比如肌肉組織等。）
趙偉安的團(tuán)隊(duì)根據(jù)兩項(xiàng)最近的觀察結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了生物物理特性在癌癥進(jìn)展中所扮演的角色，以及干細(xì)胞可以感知特異感應(yīng)硬化腫瘤組織，而且可以使癌細(xì)胞做出相應(yīng)地行為改變。
趙偉安教授團(tuán)隊(duì)（圖片來源 calit2.uci.edu）
研究人員推斷干細(xì)胞的硬度感知（stiffness-sensing）特性可以用來提供針對性的方式遞送癌癥治療藥物，他們在人類的MSC基因組安裝啟動(dòng)子，當(dāng)啟動(dòng)子在細(xì)胞感應(yīng)外部壓力時(shí)激活，恰好在胞嘧啶脫氨酶的基因上游，然后釋放這種酶將抗癌藥物5-氟胞嘧啶轉(zhuǎn)化為活性形式。
特異性感應(yīng)硬化腫瘤組織
實(shí)驗(yàn)過程中，研究人員首先對人骨髓分離的間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)行改造，使其具有特異感應(yīng)硬化腫瘤組織的能力，然后再將這種干細(xì)胞直接注射到肺轉(zhuǎn)移乳腺癌的小鼠中。第二天，開始給小鼠注射5-氟胞嘧啶，并且持續(xù)治療七天。
作者寫道，與對照組相比，接受干細(xì)胞治療的小鼠會(huì)持續(xù)表達(dá)胞嘧啶脫氨酶基因。并且研究人員發(fā)現(xiàn)接受干細(xì)胞治療的老鼠的肺組織損傷會(huì)產(chǎn)生一種酶，而其他老鼠的肺里則沒有，這表明硬度活化（stiffness-activated）的細(xì)胞能夠精確地靶向腫瘤而不傷害正常組織。（注：這種工程化干細(xì)胞在進(jìn)入硬化腫瘤組織后會(huì)釋放一種酶，引發(fā)5-氟胞嘧啶（前體藥物，無活性化學(xué)療法）轉(zhuǎn)化成殺死癌細(xì)胞的藥物，這樣就避免了對健康組織的毒副作用）
該研究表明，這種干細(xì)胞療法對乳腺癌肺轉(zhuǎn)移小鼠的癌細(xì)胞生長具有極大抑制作用。在治療后６個(gè)月，對照組小鼠的存活率約為10%，而經(jīng)過干細(xì)胞療法治療過的小鼠存活率高達(dá)60%。甚至有一部分小鼠在經(jīng)過治療后，其癌細(xì)胞完全消失。
經(jīng)過設(shè)計(jì)的工程化干細(xì)胞浸潤腫瘤組織，并激活化療藥物活性以殺死癌細(xì)胞（圖片來源Science Translational Medicine）
趙偉安博士表示，目前，這種新型治療方法僅針對轉(zhuǎn)移組織，這使就能夠避免一些常規(guī)化學(xué)療法所導(dǎo)致的不良反應(yīng)。另外，他還補(bǔ)充說：“此次發(fā)表的研究集中在肺部乳腺癌轉(zhuǎn)移灶，但是該技術(shù)也適用于其他轉(zhuǎn)移，因?yàn)楹芏鄬?shí)體瘤都具有癌組織硬化這個(gè)現(xiàn)象，同時(shí)這也是為什么我們的治療方法是創(chuàng)新和強(qiáng)大的，因?yàn)槲覀儾槐鼗〞r(shí)間來識(shí)別和開發(fā)針對各種癌癥的一種新的遺傳或蛋白質(zhì)標(biāo)記物。”
目前，趙偉安的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)進(jìn)行了臨床前動(dòng)物研究，表明這種治療方式是安全的。接下來，他們希望能夠盡快開展人體臨床試驗(yàn)以驗(yàn)證該方法的有效性和安全性?，F(xiàn)如今，他們正在研究具有特異感應(yīng)硬化腫瘤組織能力的工程化T細(xì)胞（稱為CAR-T）來治療轉(zhuǎn)移性乳腺癌和結(jié)腸癌。另外，他們還計(jì)劃將這種技術(shù)應(yīng)用于治療使原本健康的組織硬化的纖維化和糖尿病等疾病。
趙偉安博士已經(jīng)提交了該技術(shù)的專利申請，并計(jì)劃通過創(chuàng)始公司將其商業(yè)化。
趙偉安教授（圖片來源 calit2.uci.edu）
學(xué)習(xí)經(jīng)歷
1996-2000 山東大學(xué)化學(xué)院化學(xué)專業(yè)本科生，獲學(xué)士學(xué)位
2000-2003 山東大學(xué)化學(xué)院物理化學(xué)專業(yè)研究生，獲碩士學(xué)位
2004-2008 加拿大麥克馬斯特大學(xué)化學(xué)專業(yè)研究生，獲博士學(xué)位
工作經(jīng)歷
2004-2008 加拿大麥克馬斯特大學(xué)（McMaster University）助教
2008-2011 美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院干細(xì)胞研究所（Harvard Stem Cell Institute）博士后
2011至今 美國加州大學(xué)歐文校區(qū)藥理系干細(xì)胞研究中心助理教授
主要學(xué)術(shù)和社會(huì)兼職
2005年至2007年，加拿大化學(xué)會(huì)成員；
2006年至今，材料研究學(xué)會(huì)成員；
2010年至今，生物材料化學(xué)學(xué)會(huì)成員；
2011年至今，美國化學(xué)會(huì)成員、國際干細(xì)胞研究協(xié)會(huì)成員。
2008年擔(dān)任第35屆美國東北地區(qū)生物材料會(huì)議執(zhí)行董事會(huì)成員；
2011年起擔(dān)任《納米技術(shù)》雜志（Nanotechnology，IF 3.6）生物材料納米技術(shù)學(xué)章節(jié)客作編輯，
2012年起擔(dān)任《納米技術(shù)》雜志編輯委員會(huì)委員；
2011年起擔(dān)任《國際干細(xì)胞》雜志（Stem Cell International，2011年創(chuàng)刊）編輯委員會(huì)委員；
2012年起擔(dān)任《治療診斷技術(shù)》雜志（Theranostics，2011年創(chuàng)刊）納米粒子監(jiān)測干細(xì)胞治療章節(jié)客作編輯；
2012年擔(dān)任中國成都第九屆世界生物材料會(huì)議主席。
主要學(xué)術(shù)成績
共發(fā)表論文32篇，其中第一作者或者聯(lián)系作者發(fā)表23篇，影響SCI因子3.0以上的文章18篇，發(fā)表刊物包括Nature Nanotechnology（IF 30.0）、Nature Materials（IF 29.9）、Agnew. Chem. Int. Ed. （2篇，IF 12.7）、Adv. Mater.（IF 10.8）、J. Am. Chem. Soc.（IF 9.0）等，為主撰寫學(xué)術(shù)書籍章節(jié)3篇，參與撰寫書籍章節(jié)2篇，目前主持撰寫書籍1部，參加學(xué)術(shù)會(huì)議報(bào)告19次，各地受邀講學(xué)報(bào)告20次。
來源：醫(yī)麥客
