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  |  K& E: v8 U( ?2 o

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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。8 F8 A$ C+ i% ]! ?. L4 a
King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。- q+ o1 b  D6 p+ p/ q. c

( H, q7 Y  p" |研究历程
* S/ T9 X2 [: F7 S6 F- _" N+ @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。
! T3 U  p3 z7 j- B2002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。
1 ?5 s7 O. Y$ {* u  Y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。
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搜集干细胞; m2 {! @/ c) b/ h7 `% e% f, i
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。% Z8 r7 B. K3 C* }

! {+ Z" X  {6 T# x2 t8 W消灭癌细胞# @5 @9 E& O6 O& }1 D! Y2 `
King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。, U& i5 w/ E0 C& ]; ]. z
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。
! U; n9 j2 t9 w( `; b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。
/ z- E& b5 N6 I' O0 u3 {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。
# a# A9 i+ G( O. _5 A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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  e4 K8 a  B% W! d协会介绍：
" A' n" q% r/ ~  B2 I9 `: a: q@　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。
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% w6 l- E5 ~4 mSource:SchoolofEngineeringandAppliedSciencesUniversityofRochester
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作者:   A  T, l7 b/ V$ M& M; P# H
来源: 生命经纬
# ]8 X" @6 ~* q/ {/ A0 b# |发布者: 刘斌