一举两得的发明：消灭癌细胞 搜集干细胞

韩雪娜

日期: 2007-01-08 今日/总浏览: 13/8466
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) l8 a* k% k; R- y0 k0 w$ m1 T& M9 C来自罗切斯特大学（UniversityofRochester）生物医学工程系的MichaelKing副教授，发明了一种可以从血液中筛选癌细胞和干细胞的装置：当捕获癌细胞时，它会消灭癌细胞；当捕获到干细胞时，它会搜集起干细胞，以便在随后的组织工程、骨髓移植或其他的疾病治疗中派上用场。与罗切斯特大学的NicholaCharles，JaredKanofsky和JaneL.Liesveld一起，King在2006年6月美国机械工程师协会（@）的成果展示中发表文章“UsingProtein-FunctionalizedMicrochannelsforStemCellSeparation”，文章编号为ICNMM2006-96228。
: _6 N  h% y7 XKing的研究队伍中包括来自StemCapture公司的科学家，该公司在2005年11月购买了King开发的消灭癌症和搜集干细胞的技术专利。这项技术可以应用在体内（将设备插入到机体中），或者应用在体外（将设备安置在体外）：任何一种方法都可以让这套设备杀死癌症细胞捕获干细胞——一种分化为血细胞、骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞的原始细胞。% f* S6 ~9 U/ l1 u( b# h
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研究历程2 X3 n: I% d4 J' U* p# b; u
1999-2001年间，当King还在宾夕法尼亚大学（UniversityofPennsylvania）工作的时候，他的一个实验室成员发现骨髓干细胞比其他细胞（包括血细胞）更容易粘附到一种名为选择素（selectin）的粘附蛋白(Adhesiveprotein)上。/ U+ I  k) y, `& b; f/ X
2002年，来到罗切斯特大学，他开始从事研究血细胞粘附到血管内壁的过程。在炎症发生的时候，血管壁会在表面呈现出选择素分子，这种分子特异性地粘附白细胞。这种选择性使得白细胞会沿着血管壁缓慢移动，寻找那些通知它们随时离开血管的信号分子，也是这个原因促使白细胞在细菌感染、组织损伤处聚集。
. M- b; S9 |2 a5 Z0 L开始时，他注意到选择素会在极短的时间内与白细胞形成共价键，随后马上释放这些细胞让它们重返血流。他还注意到正是得益于选择素的粘附机制，骨髓干细胞才得以离开血流找到进入骨髓的路。这是骨髓移植的工作原理。最后，他仔细观察了癌症的扩散或转移（metastasis）过程：癌细胞离开原发瘤进入血液，随着血液循环到达其他器官，随后离开血流形成继发瘤。他将这些发现与另一项重要发现结合起来：选择素是通过一种特异性的糖分子识别出白细胞、干细胞和癌细胞的。King决定在选择素释放这些细胞之前搜集它们。$ l6 f% ?0 d7 G

$ h. j' U$ ]. Q- l5 C搜集干细胞
0 w- R* E* n/ j! S因为骨髓干细胞与选择素的结合力比其他细胞都强，King在一种细条的管壁上包被选择素。随后他们做了一系列的实验，包括使用大鼠做体内、体外实验，通过这种包被有选择素的管子来过滤血液提取干细胞。King的实验室成员发现这种管子确实有用，可以搜集到大量的细胞，当中有38％是干细胞。King设想了一种医生可以操作的系统，让血液流过一种装置从而得到20-40％浓度的干细胞。这些干细胞可以用在组织工程或者骨髓移植等。这种方法获得干细胞是不会引起争议的。这种装置主要使用了微流体技术(Microfluidics)和选择素包被技术。; i. `1 \. a# f$ g+ U
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消灭癌细胞
# P  s2 {/ D/ ~3 _+ GKing的发明中另外一个激动人心的应用就是可以过滤血液中的癌细胞，并诱导它们的死亡，这是一种新型的预防肿瘤扩散的方法。
! q5 \( {, E' Q  k0 B当癌细胞随着血液经过King的装置时，King的装置可以捕获它们，并且将一种凋亡信号传递给它们（一种告诉癌细胞杀死自己的生化通路）。两天内，癌细胞就死掉了。普通细胞却都可以正常活着，因为装置只是针对癌细胞。
6 b# q) J4 E( _7 t# V3 P/ \  r1 a凋亡信号是通过一种叫TRAIL的分子来传递的，该分子就包被在装置中。癌细胞有五种类型的蛋白用以识别和结合TRAIL，其中两种诱导细胞死亡。其他的三种称作诱捕受体(decoyreceptor,DcR)。健康细胞具有很多诱捕受体，使得它们天生有着抵抗TRAIL诱惑的本领。在癌细胞中，因为表达了两种其他的受体从而促使它们的死亡。' g* h. B8 E( D
在癌细胞死亡的时候，TRAIL并没有被删除或是损耗，事实上它们可以保持活性长达好几周或是好几个月。同样的一个TRAIL分子可以杀死很多癌细胞。
% i2 s7 x6 U$ ]+ n/ C. K这种消灭癌细胞的发明可以在原发瘤手术、化疗之前使用。当医生移除原发瘤后，这个装置就可以捕获血液中残留的一些癌细胞，消灭它们，很大程度上降低了肿瘤扩散的可能性。King最先选择治疗的癌症是直肠癌（colorectalcancer）、恶性血液病（bloodmalignancy）和白血病（leukemia）。
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协会介绍：. {/ A0 Y# v' ]: ]; C4 x
@　美国机械工程师协会：ASME（AmericanSocietyofMechanicalEngineers）成立于1880年。现今她已成为一家拥有全球超过125,000会员的国际性非赢利教育和技术组织。5 Q7 c# T5 c' M/ C0 A+ L& H

1 r& P5 _2 D( S& e$ x+ V$ s) _- HSource:SchoolofEngineeringandAppliedSciencesUniversityofRochester6 n. C/ n! `) k* B2 B

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% n$ Z/ g' |) @! m$ u  A/ B作者: 7 u0 A6 ]; s( x+ t/ w8 b6 y& Z9 I" |, u
来源: 生命经纬
: k5 G5 ^4 `; J) \0 c+ }6 [- V发布者: 刘斌