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現(xiàn)在,研究人員從通過定型祖細(xì)胞突變而患白血病的老鼠身上提取出了一組白血病干細(xì)胞。通過觀察和研究發(fā)現(xiàn),白血病干細(xì)胞大體上能夠保持定型祖細(xì)胞的基因表達(dá)特點(diǎn),同時激發(fā)正常情況下在造血干細(xì)胞中表達(dá)的一組亞基因。至少這些基因中有些對白血病千細(xì)胞的自我更新是重要的。對研發(fā)一種選擇性地瞄準(zhǔn)癌癥干細(xì)胞的藥物前景來說,白血病干細(xì)胞和正常血液干細(xì)胞之間的差別也許還是好消息。
摘自《自然》
2006年8月17日
氫和恒星的秘密
在形成后不久,宇宙中就充滿了氫原子,但在今天,星系之間彌漫的氫幾乎都是電離的。計算機(jī)模擬該變化得出的某個解釋表明,離子化并不完全,而且最初在太空中密集的區(qū)域發(fā)生。
如果恒星要通過核聚變?nèi)紵龤?,它們必須得超過一定的大小。利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對銀河系中的球狀星團(tuán)進(jìn)行深入的調(diào)查,加拿大的里歇爾等人已經(jīng)確定了這一基本質(zhì)量闊值。他們還探測到星團(tuán)中白矮星顏色的變化的一個特征,是由白矮星大氣層中氫分子的開始形成而致。這兩個效應(yīng)都被理論家預(yù)測過,該實驗驗證能幫助人們更好地理解低質(zhì)量恒星和白矮星的物理性質(zhì)。
摘自《科學(xué)》
2006年8月18日
格陵蘭冰川堪憂
人們最害怕的事情之一――全球變暖――已經(jīng)得到證實。格陵蘭島的冰層正在融化得比過去更快。到本世紀(jì)末之前,這個融化過程會達(dá)到極限點(diǎn),使海平面升高到災(zāi)難的地步。而指望南極降雪量增加減輕這―問題也無濟(jì)于事。
格陵蘭島如果完全融化了,全球的海平面將升高6.5米。今年初,美國加州理工學(xué)院的埃里克?里格諾特及其團(tuán)隊利用衛(wèi)星雷達(dá)干涉測量法測定了格陵蘭的冰川每年融化得越來越多,2005年的融化就達(dá)約220立方千米?,F(xiàn)在,美國得克薩斯大學(xué)的陳建力(音譯)及其同事利用從雙子衛(wèi)星得到的獨(dú)立數(shù)據(jù)證實了冰川融化的量。
摘自《新科學(xué)家》
2006年8月19日
步履維艱的環(huán)保
敵敵畏,或稱DDVP,是一種家用殺蟲劑,它與第二次世界大戰(zhàn)時期的神經(jīng)毒劑有關(guān)。盡管有相當(dāng)多的證據(jù)表明它致癌并對大腦和神經(jīng)系統(tǒng)有害,尤其是對兒童,但在5月份美國環(huán)保署還是提議繼續(xù)銷售敵敵畏。有幾次機(jī)會,該機(jī)構(gòu)近乎禁用清除害蟲和農(nóng)業(yè)中使用的殺蟲劑,但最終總是逐步退讓。環(huán)保人士和工會指責(zé)最近的決議是工業(yè)和政治沖突的幕后交易――正如他們25年前曾做過的那樣,那時是環(huán)保署第一次考慮禁用DDVP及其他類似的殺蟲劑。
自然資源保護(hù)委員會的律師艾倫?科蘭杰洛對此表示了極大的不滿,他就殺蟲劑一事了環(huán)保署,并指責(zé)該機(jī)構(gòu)在保護(hù)公眾健康上違法和行動不力。
此前,為了研究未經(jīng)批準(zhǔn)的干細(xì)胞系,研究人員不得不建立獨(dú)立的、私人融資性質(zhì)的實驗室,然后還要經(jīng)過一系列繁瑣的會計程序,以確保聯(lián)邦撥款的每一分錢都不會用在干細(xì)胞研究中。但這樣的情況不會再繼續(xù)下去了。取消禁令“將給這一領(lǐng)域和其他領(lǐng)域的研究人員大開方便之門?!迸f金山加利福尼亞大學(xué)的干細(xì)胞研究人員阿諾德 克里格斯汀作如上表示。
喬治?Q?戴利博士在波士頓兒童醫(yī)院研究兒童血液病,他說,他利用私人資金進(jìn)行研究,已獲得15條人類干細(xì)胞株,如今他首次可以向美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)申請撥款來研究這些干細(xì)胞。
奧巴馬總統(tǒng)支持胚胎干細(xì)胞研究的時機(jī)正與世界干細(xì)胞研究取得重大進(jìn)展的背景不謀而合,日本生物學(xué)家山中伸彌在2007年發(fā)現(xiàn),成體細(xì)胞能夠重新編程回到胚胎狀態(tài),其容易程度令人驚訝。這項技術(shù)“有可能最終使得胚胎干細(xì)胞用于治療和診斷的技術(shù)變得相形見絀?!备杉?xì)胞用于治療的前景雖然還很遙遠(yuǎn),但如果能用病人自己的身體細(xì)胞進(jìn)行治療,可避免免疫排斥問題。
美國一些國會議員和其他一些倡導(dǎo)與疾病作斗爭人士一直看好人類胚胎干細(xì)胞研究,認(rèn)為它是快速治愈一些頑固性疾病的可靠途徑。
但在私下里,許多研究人員的胚胎干細(xì)胞研究目標(biāo)定得還是比較實際,他們主要的興趣在于從一些特定疾病的患者那里獲得胚胎干細(xì)胞系,通過跟蹤觀察這些細(xì)胞在試管內(nèi)的生長情況了解疾病如何發(fā)展的基本知識。
盡管美國杰龍生物醫(yī)藥公司利用人體胚胎干細(xì)胞醫(yī)治脊髓損傷病人的試驗已在今年1月獲得美國食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn),許多科學(xué)家還是認(rèn)為,把干細(xì)胞衍生的組織移植到患者體內(nèi)還有很長的路要走。胚胎干細(xì)胞有其自身缺陷,它們易產(chǎn)生腫瘤,從干細(xì)胞中分離出來的成體細(xì)胞有可能會受到患者自身免疫系統(tǒng)的排斥。此外,無論是什么樣的疾病過程造成了病人組織細(xì)胞的死亡,也同樣有可能殺死外來移植的細(xì)胞。所有這些問題也許都有可能得到解決,但至今為止還沒有一個得到解決。
克林頓總統(tǒng)曾過允許NI H給研究員提供資金研究人體胚胎干細(xì)胞的設(shè)想,但一直沒實行這項政策,直到2001年8月才開始有了這方面的研究,當(dāng)時的美國總統(tǒng)布什尋求以一種不同的方式同避國會對干細(xì)胞研究的限制,規(guī)定研究人員可以使用在此之前獲得的干細(xì)胞系進(jìn)行研究。
奧巴馬將克林頓當(dāng)年提議的政策付諸實行,但美舊國會的限制依然存在。研究人員仍然禁止使用聯(lián)邦資金來獲得新的人類胚胎干細(xì)胞系。不過,他們將被允許對私人投資實驗室里培養(yǎng)出來的新的干細(xì)胞系進(jìn)行研究。
專利數(shù)據(jù)時間(以公開年分析):2002―2011
專利總件數(shù):977,其中發(fā)明專利948,實用新型專利28件,外觀設(shè)計專利1件。無錫專利總件數(shù)3件,其中發(fā)明專利3件,實用新型專利與外觀設(shè)計專利均無。(限于我國專利審查程序,發(fā)明專利從提出申請到公開需要18個月的時間,實用新型專利從提出申請到授權(quán)公告需要1年左右時間,因此2011年的申請量數(shù)據(jù)只供參考)。
1、申請數(shù)量和趨勢分析
以公開年分析
2002-2010年無錫市干細(xì)胞專利申請數(shù)為0,只有在2011年申請數(shù)為3件。
分析: 近十年來,我國干細(xì)胞專利申請量大體上保持持續(xù)增長的態(tài)勢,在2011年出現(xiàn)了較大增長,相較2010年增加了65件。從圖中可以看出,自2009年以來,我國干細(xì)胞專利申請量有了明顯的增長,這主要是因為2009年國家干細(xì)胞工程技術(shù)研究中心醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化基地在上海成立,干細(xì)胞技術(shù)進(jìn)入了臨床應(yīng)用階段,我國也把干細(xì)胞研究列入了國家863和973計劃。在973計劃中,干細(xì)胞領(lǐng)域是立項最多的一個。從總體趨勢來看,我國干細(xì)胞專利申請數(shù)量雖呈上升趨勢,但干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)化發(fā)展在我國剛剛起步,干細(xì)胞研究的關(guān)鍵技術(shù)也只是在最近5年才取得突破,總體水平偏低。而我市干細(xì)胞專利申請只有在2011年為3件,之前為一片空白,且這3件專利為一家公司所有??傮w來講,我市干細(xì)胞企業(yè)規(guī)模較小,發(fā)展歷程短,競爭力相對較弱,干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)在我市幾乎沒有基礎(chǔ)。只有在近兩年,我市共引進(jìn)8家以“530”企業(yè)為主的干細(xì)胞研發(fā)領(lǐng)域的生物公司,相關(guān)研究才開始迅速開展起來。因此,要加快發(fā)展我市干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)的步伐,加大推進(jìn)力度。
3、國省分布狀況分析
國內(nèi)干細(xì)胞專利申請主要集中在江浙滬一帶及北京、天津、廣東等經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū),這些城市在干細(xì)胞投入研究方面起步較早,合資企業(yè)也相對較多,掌握了主要的技術(shù)市場。相比較,一些中部地區(qū)相對發(fā)展能力不是很強(qiáng),技術(shù)比較薄弱,企業(yè)規(guī)模較小,發(fā)展歷程短,競爭力較弱,需要政府進(jìn)一步加快干細(xì)胞相關(guān)技術(shù)及基因工程藥物科研成果向?qū)嶋H生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化,逐步推動形成干細(xì)胞研究和產(chǎn)業(yè)格局。
自2002年至今,無錫市干細(xì)胞專利申請量總共只有3件,且都為無錫人寰生物醫(yī)藥科技有限公司所有,占比為100%。
分析:根據(jù)我國干細(xì)胞專利申請量排名情況來看,干細(xì)胞專利技術(shù)基本都被大學(xué)、科研院所及醫(yī)院所持有。截止2010年年底,國家干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟成立,由國內(nèi)27家干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一流科研院所、知名三甲醫(yī)院、多家211工程重點(diǎn)高校、行業(yè)龍頭企業(yè)等作為發(fā)起單位和理事成員單位?!笆濉币?guī)劃明確將“干細(xì)胞研究、發(fā)育與生殖研究”列為六個重大科學(xué)研究,并在規(guī)劃中要求有關(guān)單位集中優(yōu)勢力量,推進(jìn)重大科學(xué)研究計劃實施。政府還建立了科技部國家干細(xì)胞工程技術(shù)研究中心、發(fā)改委細(xì)胞產(chǎn)品國家工程研究中心和湖南長沙人類胚胎干細(xì)胞國家工程研究中心三大研究機(jī)構(gòu),推動干細(xì)胞的研究。但我國干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)目前只處于研究起步階段,現(xiàn)階段我國干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域單位數(shù)量不多,具有較大規(guī)模較強(qiáng)實力主導(dǎo)品牌單位也只有約10多家左右。與美國等發(fā)達(dá)國家比,我國干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)投資規(guī)模較小,多數(shù)單位的干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)與臨床應(yīng)用推廣尚處于研究起步階段。
干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)在我市幾乎沒有基礎(chǔ),只有在近兩年引進(jìn)了8家以“530”企業(yè)為主的干細(xì)胞研發(fā)領(lǐng)域生物公司以后,相關(guān)研究才開始發(fā)展起來。2009年在馬山成立了無錫國際干細(xì)胞聯(lián)合研究中心,此中心致力于各類干細(xì)胞的提取、研究、重大疾病干細(xì)胞的鑒定、診斷、治療和新藥開發(fā),推動和參與制定干細(xì)胞行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),對我市的基礎(chǔ)和臨床醫(yī)學(xué)研究產(chǎn)生巨大影響和推動作用,標(biāo)志著我市的干細(xì)胞研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入一個新的階段。
4、IPC分類技術(shù)構(gòu)成及趨勢分析
國內(nèi)IPC主要分布在:
C12N:微生物或酶;其組合物;繁殖,保藏或維持微生物;變異或遺傳工程;培養(yǎng)基。
A61K:醫(yī)用、牙科用或梳妝用的配制品。
A61L:材料或物體消毒的一般方法或裝置;滅菌、消毒或空氣的除臭;繃帶、敷料、吸收墊或外科用品的化學(xué)方面;繃帶、敷料、吸收墊或外科用品的材料。
A01N:人體,動植物體或其局部的保存;殺生劑,例如作為消毒劑,作為農(nóng)藥,作為除莠劑;害蟲驅(qū)避劑或引誘劑;植物生長調(diào)節(jié)劑。
C12M:酶學(xué)或微生物學(xué)裝置。
無錫市干細(xì)胞專利IPC分類主要分布在:
A61K:醫(yī)用、牙科用或梳妝用的配制品。
C12N:酶學(xué)或微生物學(xué)裝置。
無錫市干細(xì)胞專利申請集中在A61K和C12N上,技術(shù)分布情況與全國技術(shù)分布情況相一致,但技術(shù)發(fā)展方向較單一,我市企業(yè)大部分只有幾十例臨床案例,競爭力相對較弱。
二、國外
專利數(shù)據(jù)時間(以公開年分析):2002―2011
專利總件數(shù):2317件,包括美國,日本,英國,德國,法國,歐洲, WIPO(世界知識產(chǎn)權(quán)組織),瑞士,韓國、俄羅斯。(由于技術(shù)條件原因,本次專利檢索并不完整,數(shù)據(jù)僅做參考。)
1、專利區(qū)域分布分析(國別)
分析:在本次報告查閱的有關(guān)干細(xì)胞的專利申請中,美國在該領(lǐng)域的專利申請量占總量的31%,領(lǐng)先于其他國家,其后依次是WIPO26%、日本15%、歐洲13%、韓國10%、德國2%。美國和WIPO合計占比57%,基本控制了整個干細(xì)胞發(fā)展領(lǐng)域的專利技術(shù)。
2、申請數(shù)量及趨勢
分析:從總量上看,美國、WIPO在干細(xì)胞領(lǐng)域的專利申請量遠(yuǎn)高于其他國家。從趨勢上看2007―2009年,干細(xì)胞領(lǐng)域?qū)@砍尸F(xiàn)震蕩起伏態(tài)勢,發(fā)展水平較為平穩(wěn)。2010年可能受全球金融危機(jī)影響,申請量出現(xiàn)下降。1996年多利羊的誕生,引發(fā)了世界干細(xì)胞研究的熱潮,但是由于涉及倫理等諸多因素,美國等西方發(fā)達(dá)國家限制胚胎干細(xì)胞的研究應(yīng)用,除骨髓干細(xì)胞用于治療白血病的技術(shù)被廣泛使用外,其它干細(xì)胞治療的臨床應(yīng)用進(jìn)展緩慢。2009年奧巴馬政府宣布對胚胎干細(xì)胞研究解禁,國際干細(xì)胞研究開始新一輪的發(fā)展熱潮。基于科技競爭和醫(yī)療健康等原因,最近幾年干細(xì)胞已成為世界各國競相研究的大熱點(diǎn),全球干細(xì)胞市場也隨之活躍起來。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,目前全球從事干細(xì)胞治療心臟病研究的就有229家公司左右。雖然美國、日本、德國、韓國、英國等國家的干細(xì)胞企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)紛紛加大投入,試圖占領(lǐng)干細(xì)胞研究和應(yīng)用制高點(diǎn),但實際上這些國家的干細(xì)胞產(chǎn)品研究絕大多數(shù)仍處于研究階段,在全球真正上市的干細(xì)胞產(chǎn)品很少,全球干細(xì)胞市場尚處于初級階段。盡管現(xiàn)階段仍然無法實現(xiàn)干細(xì)胞產(chǎn)品的真正產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)
和銷售,但是一些在干細(xì)胞領(lǐng)域領(lǐng)先的企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出多種產(chǎn)品,干細(xì)胞領(lǐng)域展現(xiàn)出的光明發(fā)展前景也逐漸將許多生物醫(yī)藥企業(yè)吸引到干細(xì)胞產(chǎn)品研發(fā)的行列,而許多以干細(xì)胞為主要業(yè)務(wù)的企業(yè)也如雨后春筍般不斷涌現(xiàn),大量的資金正在不斷的涌入這個前沿領(lǐng)域中,這些都為干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)化時代的到來帶來希望。
3、IPC技術(shù)構(gòu)成分析
分析:國外在干細(xì)胞領(lǐng)域技術(shù)分布主要集中在C12N、A61K等主要方向,其技術(shù)分布情況與國內(nèi)技術(shù)方向相似。
分析總結(jié)
根據(jù)我國干細(xì)胞專利申請量情況來看,干細(xì)胞研究的關(guān)鍵技術(shù)剛剛起步。我國政府對干細(xì)胞技術(shù)非常重視,對干細(xì)胞的臨床應(yīng)用研究非常寬松。首先,中國的干細(xì)胞移植技術(shù)從動物實驗到批準(zhǔn)臨床只需要12個月的時間,而在美國,則需要6-8年;其次,在中國,進(jìn)行干細(xì)胞臨床試驗不僅不會向病人支付任何報酬,而且還要向其收取巨額的手術(shù)費(fèi)用,而這在美國根本不可想象。干細(xì)胞生物學(xué)研究是我國與西方國家“起跑點(diǎn)”最接近的重大科學(xué)領(lǐng)域之一。無錫市在該領(lǐng)域的專利技術(shù)只能說還在起步探索階段。我市干細(xì)胞庫數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及國內(nèi)其他發(fā)展較早的干細(xì)胞庫,臨床案例也只有幾十例,干細(xì)胞研究才剛剛開始。政府要進(jìn)一步加快我市干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐,加大推進(jìn)力度。
【關(guān)鍵詞】 腫瘤;腫瘤干細(xì)胞;多藥耐藥相關(guān)蛋白
【Abstract】 Recently, tumor stem cell is a new hotspot in the study of tumor genesis. It is intecelly capable of self-renewal and the growth of tumor cell, as well as cell differentiation potential. In this article we reviews the crrent progress on different tumor stem cells,including leukemia stem cells,breast cancer stem cells, brain tumor stem cells and hepatic cancer stem cells,etc.The mechanism of drug resistance in tumor stem cells is also presented.
1 腫瘤干細(xì)胞概念
干細(xì)胞是一類具有自我更新能力、無限增殖能力以及多向分化潛能的原始細(xì)胞,現(xiàn)已分離培養(yǎng)出多種組織來源的干細(xì)胞。分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞來自內(nèi)細(xì)胞團(tuán),具有全能性;成體干細(xì)胞能夠分化成特定功能的細(xì)胞,如造血干細(xì)胞能夠分化成血液和免疫系統(tǒng)中的各種細(xì)胞。Reya等[1]提出的腫瘤干細(xì)胞學(xué)說認(rèn)為:腫瘤組織中存在極少量瘤細(xì)胞充當(dāng)干細(xì)胞的角色,具有無限增生的潛能,在啟動腫瘤形成和生長中起著決定性的作用,而其余的大多數(shù)細(xì)胞,則經(jīng)過短暫的分化,最終死亡。近年的研究已報道,從血液腫瘤、乳腺癌及神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤中初步分離出腫瘤干細(xì)胞[2-4],為這一理論提供了強(qiáng)有力證據(jù)。
2 腫瘤干細(xì)胞的研究現(xiàn)狀
2.1 造血系統(tǒng)的惡性腫瘤 1997年Bonnet等[5]首次發(fā)現(xiàn)了白血病干細(xì)胞。在人類急性髓系白血病(AML) 的研究中, 他們分離得到了CD34+ CD38- 表型的AML 細(xì)胞。這些細(xì)胞所占的比例很少(約占012%), 但將這類細(xì)胞接種到非肥胖糖尿病/重癥聯(lián)合免疫缺陷(non-obese diabetic/severe-combined immunodeficient, NOD/SCID) 小鼠上, 可以產(chǎn)生類似人類的急性粒細(xì)胞白血病, 而CD34- CD38+ 細(xì)胞無論其數(shù)目多少均不易形成腫瘤, 因此認(rèn)為,CD34+ CD38- 細(xì)胞是AML的腫瘤干細(xì)胞, 其與正常造血干細(xì)胞有相似的表型, 前者是CD34+ CD38- Thy-1-, 后者是CD34+ CD38- Thy-1+ 。目前認(rèn)為, 突變可能發(fā)生于表達(dá)Thy-1- 的祖細(xì)胞或丟失Thy-1 +的正常造血干細(xì)胞[6]。
2.2 乳腺癌 最近對乳腺癌的研究進(jìn)一步證實了實體瘤中也有腫瘤干細(xì)胞存在。2003 年AI-Hajj 等[7]報道了9 例轉(zhuǎn)移性乳腺癌組織中有8 例中存在著一種表型特殊數(shù)目少量的腫瘤起始細(xì)胞與腫瘤的增殖有關(guān), 表型為CD44+/CD24 -/low/lin-原發(fā)的腫瘤細(xì)胞接種到免疫缺陷的NOD/SCID 小鼠后可以形成腫瘤, 然而其他的細(xì)胞卻不能形成腫瘤。更重要的是, 僅200 個純化的細(xì)胞可以在第2 次接種小鼠形成腫瘤并且能夠分化成多種細(xì)胞亞群; 由原發(fā)腫瘤分離的CD44+/CD24-/low 細(xì)胞也可以在第2 次接種后繼續(xù)傳代。具有腫瘤源性的乳腺癌細(xì)胞和早期多能上皮祖細(xì)胞有相似的表型, 后者也表達(dá)ESA 和CD44。
2.3 人類神經(jīng)腫瘤干細(xì)胞的研究 繼白血病、乳腺癌等重要發(fā)現(xiàn)之后, Ignatova 等[8]首次在人類腦部腫瘤中發(fā)現(xiàn)了CD133 + 腫瘤干細(xì)胞,為腫瘤干細(xì)胞的存在再次提供了強(qiáng)有力證據(jù)。Singh等[9]將腦部腫瘤細(xì)胞進(jìn)行原代培養(yǎng)后制成單細(xì)胞懸液,進(jìn)行細(xì)胞表面標(biāo)志鑒別后分別在體內(nèi)和體外均進(jìn)行了研究。在將研究結(jié)果與普通神經(jīng)干細(xì)胞(nervousstem cells, NSCs) 特征進(jìn)行充分對比后,研究者確信成功分離和鑒定出了腦腫瘤干細(xì)胞(brain tumor stem cells, BTSCs) 。這種CD133 陽性腦部腫瘤干細(xì)胞總量僅為整個腦部腫瘤極少一部分。作者分別向NOD/SCID小鼠體內(nèi)定量注射CD133+和CD133-亞群腫瘤細(xì)胞,12~24周后發(fā)現(xiàn),僅需注射100個CD133+腫瘤細(xì)胞即可分化、增殖為腦部腫瘤,而即使注入多達(dá)50 000~100 000個CD133-腫瘤細(xì)胞,小鼠體內(nèi)也未產(chǎn)生腫瘤。國內(nèi)學(xué)者方加勝等[10]應(yīng)用無血清培養(yǎng)技術(shù),從人腦膠質(zhì)瘤中成功分離培養(yǎng)、鑒定出了腦腫瘤干細(xì)胞,它在膠質(zhì)瘤組織中含量僅為1%。
2.4 頭頸鱗狀細(xì)胞癌 近來實驗證實[11]CD44分子可能是頭頸鱗狀細(xì)胞癌的腫瘤干細(xì)胞表面標(biāo)志物之一,實驗發(fā)現(xiàn)CD44+細(xì)胞雖然只占全部腫瘤細(xì)胞的不到10%,但這部分細(xì)胞具有自我更新、多向分化,并且這些細(xì)胞還具有起始腫瘤的能力。周梁等[12]通過免疫磁化分選技術(shù)從喉癌細(xì)胞株Hep2中分離出CD133+喉癌細(xì)胞,通過體外培養(yǎng)方法觀察其自我更新、分化及成瘤能力,證明其具有腫瘤干細(xì)胞的特性。近來周梁等[13]又通過Hoechst33342熒光染色,并用流式細(xì)胞儀分選的方法成功分離出喉癌細(xì)胞系Hep2的側(cè)群細(xì)胞即SP(side population)細(xì)胞,并證明其具有腫瘤干細(xì)胞的特征。
2.5 其他腫瘤 Fiegel等[14]研究了來自10 例肝胚胎細(xì)胞瘤的樣本,其中5例是上皮型的, 5例是混合型的,采用免疫組化技術(shù)檢查干細(xì)胞的標(biāo)記物CD34、Thy1、c2kit和肝膽管系的標(biāo)記物CK218、OCH、CK27、CD56,雙重免疫組化技術(shù)用于確定肝干細(xì)胞和肝膽管系的標(biāo)記物,結(jié)果顯示:不同的標(biāo)記物在瘤細(xì)胞上的分布明顯不同,在不典型的導(dǎo)管細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)同時表達(dá)肝干細(xì)胞和肝膽管系的標(biāo)記物,結(jié)締組織中的其他細(xì)胞有c2kit的表達(dá),但是沒有膽管系標(biāo)記物的表達(dá);數(shù)據(jù)顯示在人肝胚胎細(xì)胞瘤中不同的分化細(xì)胞都有干細(xì)胞標(biāo)記物的表達(dá),在表型上與肝臟干細(xì)胞相似的導(dǎo)管細(xì)胞同時表達(dá)干細(xì)胞和膽管系的標(biāo)記物,這些發(fā)現(xiàn)支持了在肝胚胎細(xì)胞瘤的發(fā)生過程中干細(xì)胞起到一定作用的假說。而Houghton等[15]在研究幽門螺旋桿菌和胃癌關(guān)系時發(fā)現(xiàn),小鼠體內(nèi)由幽門螺旋桿菌引起的炎癥可以使骨髓中的干細(xì)胞遷移至胃,并且形成胃癌。Vormoor等[16]在建立兒童Ewing肉瘤體內(nèi)模型時發(fā)現(xiàn),大多數(shù)的Ewing腫瘤細(xì)胞只具有有限的分化能力,只有很少一部分惡性的干細(xì)胞具有無限的分化和自我更新能力并且維持體內(nèi)的惡性細(xì)胞克隆。最近, Kim等[17]成功分離了支氣管肺泡干細(xì)胞群(bronchoalveolar stem cells, BASCs), BASCs具有多分化和自我更新的能力,在培養(yǎng)基中, BASCs受K2ras基因刺激后可以擴(kuò)增,而在體內(nèi)則成為肺腫瘤的前體,引發(fā)肺腺癌。這些發(fā)現(xiàn)都為腫瘤干細(xì)胞的存在提供了一定的證據(jù)。
3 腫瘤干細(xì)胞的耐藥機(jī)制
目前的抗腫瘤治療方法之所以不能對腫瘤細(xì)胞斬草除根, 很有可能是因為這些方法主要針對的是絕大多數(shù)已經(jīng)分化的腫瘤細(xì)胞, 而不能影響到腫瘤干細(xì)胞。干細(xì)胞耐藥的機(jī)制之一是表達(dá)一種或多種藥物運(yùn)載蛋白, 這一點(diǎn)腫瘤干細(xì)胞與正常干細(xì)胞類似, 與分化成熟細(xì)胞相比有一顯著不同,即前者可高表達(dá)藥物運(yùn)載蛋白, 可利用三磷酸腺苷釋放的能量將藥物轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞,避免細(xì)胞毒物損害。藥物運(yùn)載蛋白的編碼基因中研究最多的是ABCB1, 編碼P2糖蛋白、ABCC1、ABCG2 是3 個主要的MDR 基因(multidrug resistance associated gene, MDRG) [18]。多藥耐藥相關(guān)蛋白(multidrug resistance associated protein, MDRP)與Bcrp1/ABCG2及P2糖蛋白(P2 glycoprotein, P2 gp) 同屬ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白超家族。Jonker 等[19] 通過研究表明, Bcrp1/ ABCG2 和Mdr1a/1b 高表達(dá)是腫瘤干細(xì)胞重要特征。以上分析表明,只有當(dāng)治療方法更直接地針對腫瘤干細(xì)胞,才可能使腫瘤耐藥現(xiàn)象得到較好解決。
4 結(jié)語
腫瘤干細(xì)胞研究具有重要意義和廣闊前景,目前由于缺乏特異干細(xì)胞標(biāo)記物及有效示蹤方法,腫瘤干細(xì)胞的生物學(xué)特征仍難以具體描述。隨著快速、高效、高通量分析方法的發(fā)展, 有望在分子水平上進(jìn)一步闡明腫瘤干細(xì)胞的遺傳特點(diǎn),從而發(fā)現(xiàn)更多的特異性靶點(diǎn), 為研發(fā)選擇性殺傷腫瘤干細(xì)胞的靶向藥物奠定基礎(chǔ),從而成為腫瘤治療的新的突破點(diǎn)。
參 考 文 獻(xiàn)
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經(jīng)過不懈的努力,研究人員現(xiàn)在已經(jīng)能用干細(xì)胞培養(yǎng)多種組織和器官了。
心臟細(xì)胞長出來
2010年5月,西班牙哈恩大學(xué)健康科學(xué)系的瑪卡雷娜?佩蘭研究小組宣布,他們把脂肪組織的干細(xì)胞轉(zhuǎn)變成為心肌細(xì)胞。這也意味著,未來可以通過培養(yǎng)脂肪細(xì)胞生成心肌細(xì)胞來治療心臟病。
利用干細(xì)胞的修復(fù)功能來治療心臟病是目前再生醫(yī)學(xué)的一個熱點(diǎn),但是要讓干細(xì)胞長成相應(yīng)的心肌細(xì)胞卻比較困難。通常的做法是要建立一個模式,讓干細(xì)胞遵循這樣的模式生長。這便是誘導(dǎo)干細(xì)胞定性生長的一種方式。佩蘭等人的做法是,從人類脂肪組織中分離出成熟的干細(xì)胞,讓這些細(xì)胞暫時暴露于人類的心房細(xì)胞中,隨后再對這些細(xì)胞重新進(jìn)行培養(yǎng)。經(jīng)過21天的培養(yǎng),這些細(xì)胞向著心肌細(xì)胞的表型方向分化,生長成心肌細(xì)胞。
研究人員發(fā)現(xiàn),這些細(xì)胞從形態(tài)上發(fā)生了改變,表現(xiàn)為帶有纖維紋和分枝的雙核細(xì)胞;免疫熒光檢查發(fā)現(xiàn),它們帶有心臟特有的標(biāo)記;用逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)檢測發(fā)現(xiàn),這些細(xì)胞存在心肌基因,而且它們有逆轉(zhuǎn)錄表達(dá)。由此判斷,這些干細(xì)胞轉(zhuǎn)變成了心臟細(xì)胞。因此,未來可以從患者身上直接從脂肪中提取干細(xì)胞來培養(yǎng),變成心肌細(xì)胞,再輸入到病人受損的心臟中,治療心臟病。當(dāng)然,這項方法用于臨床治療可能還需要較長的時間。
美國斯坦福大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)的研究人員對老鼠進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)了兩棲動物蠑螈的四肢可以再生,而哺乳動物的四肢卻無法再生的原因。他們的研究再次證明了過去的假說,哺乳動物放棄再生能力,是因為再生可能導(dǎo)致癌癥。在這個過程中,一種稱為腫瘤抑制的基因(Rb)和另一種稱為ARF的基因起到了重要作用,它們具有阻止組織再生的功能。
研究人員把稱為Gata4、Mef2c和Tbx5的三種基因植入老鼠體內(nèi)的細(xì)胞,同時抑制Rb和ARF基因的作用,結(jié)果老鼠體內(nèi)原本只具有結(jié)構(gòu)功能的普通成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)椴珓拥男呐K細(xì)胞,這一過程只需要幾天。如果這一實驗未來能在人體證實,那么,利用干細(xì)胞修復(fù)心臟的再生醫(yī)學(xué)將會進(jìn)入一個新的境界。
腸道也可以長出來
美國辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)中心的詹姆斯?威爾斯的研究團(tuán)隊在2010年12月12日出版的《自然》雜志上發(fā)表其研究成果稱,他們在實驗室中首次將多功能干細(xì)胞變成了功能性人體腸道組織。該團(tuán)隊采用了幾個月大的人體胚胎干細(xì)胞和基于人體皮膚細(xì)胞的誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞。人體胚胎干細(xì)胞能變?yōu)槿梭w內(nèi)200多種細(xì)胞類型中的任何一種,被稱為多功能干細(xì)胞。誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞可以利用病人的細(xì)胞來獲得,由此可具有不發(fā)生免疫排異反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。
研究人員首先在培養(yǎng)皿中將多功能干細(xì)胞轉(zhuǎn)變成定型內(nèi)胚層(可產(chǎn)生食道、胃、腸、肺、胰臟和肝臟的內(nèi)層組織)的胚胎細(xì)胞,接著將胚胎細(xì)胞轉(zhuǎn)化為“后腸定向祖細(xì)胞”,這是一種胚胎腸細(xì)胞。隨后,研究人員再將胚胎腸細(xì)胞放進(jìn)促進(jìn)腸發(fā)育的細(xì)胞培養(yǎng)裝置。28天后,研究人員獲得了類似胎兒腸道的成型組織,這種組織包含腸道所有的主要細(xì)胞,包括腸上皮細(xì)胞、帕內(nèi)特細(xì)胞(一種分布于腸腺底部的腸黏膜分化上皮細(xì)胞)、腸內(nèi)分泌細(xì)胞。這種組織會持續(xù)成熟,獲得正常人體腸組織所具有的吸收和分泌功能,并會形成腸特異性干細(xì)胞。
用胚胎干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞培育成人體完整的腸道對治療一些疾病奠定了基礎(chǔ),如壞死性小腸結(jié)腸炎、炎性腸病、短腸綜合征。另外,這一研究也有助于幫助人們了解人類腸道發(fā)育的過程和腸道吸收的功能,為將來設(shè)計出更好的、更容易吸收的口服藥物提供了線索,因為今天大部分口服藥都通過腸道吸收發(fā)揮作用。
堅硬牙齒的再生
牙齒是人體最堅硬的器官之一,即使尸體多年腐爛后,牙齒還可以存在。但是,如此堅硬的器官是否也能重新生長呢?研究人員的回答是肯定的。
美國哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心組織工程學(xué)及再生藥物實驗室研究人員通過直接在病患處引入干細(xì)胞來誘導(dǎo)牙齒的生長。杰瑞米?毛的研究小組在動物口腔內(nèi)進(jìn)行了牙齒再生實驗,結(jié)果令人滿意。研究人員對22只老鼠做了實驗。他們在老鼠的前齒上做了一個由聚己內(nèi)酯和羥磷灰石形成的托架,然后向其中注入基質(zhì)細(xì)胞衍生因子和骨成形蛋白7。這兩種物質(zhì)相當(dāng)于促進(jìn)骨生長的干細(xì)胞。因為它們不僅能極大地吸收內(nèi)源性細(xì)胞,而且能促進(jìn)新血管的生成。
9個星期后,這些老鼠的牙托部位長出了純粹的牙周韌帶,同時,在老鼠前牙的界面處還長出了新的牙骨。這項實驗意味著,今后如果能應(yīng)用到人,只需在患者口腔內(nèi)植入一個托架,并將患者體內(nèi)的干細(xì)胞引導(dǎo)至缺牙的部位,就可以讓缺牙的地方長出新牙齒出來,實現(xiàn)真正意義上的牙齒再生。而用于植入患者口腔的托架將全部采用天然材料制成,然后放置在失去牙齒的牙洞內(nèi)。在生長的過程中,托架會與周圍的牙組織逐漸融合,甚至還會令牙周韌帶及齒槽骨再生。這些正是傳統(tǒng)植牙方法所無法帶來的。
目前傳統(tǒng)的牙科手術(shù)是將牙齒種植到患者口腔內(nèi),這個過程不僅困難,而且讓患者產(chǎn)生極大痛苦。因為,牙醫(yī)通常將一個附著牙齒的鈦制錐形螺絲直接嵌入患者的頜骨。即使注射局麻藥,術(shù)后患者也會感到極大的痛苦,同時患者的恢復(fù)過程也相對較長且較不確定。所以,未來如果這種讓干細(xì)胞直接在缺牙處生長的方法在人體試驗成功并進(jìn)入臨床治療,將會是患者極大的福音。
骨骼生長不是夢
既然牙齒能重新長出來,骨骼是否也能重新生長呢?答案是肯定的。
同樣是杰瑞米?毛的研究小組于2010年7月29日在《柳葉刀》上公布,他們在兔子身上完成了關(guān)節(jié)再生的實驗性治療。他們利用干細(xì)胞培植出了骨骼和軟骨組織,以填補(bǔ)殘缺的關(guān)節(jié),此外,他們在相關(guān)部位植入一個此前用計算機(jī)模式建立的生物關(guān)節(jié)支架,制作這個支架的材料同樣是聚己內(nèi)酯和羥磷灰石。
研究人員把兔子分成三組,都切除肱骨頭,前兩組每組10只,一組植入注入了轉(zhuǎn)移生長因子B 3的關(guān)節(jié)支架,另一組植入的支架中是沒有轉(zhuǎn)移生長因子B 3的膠原水凝膠。第三組有3只兔子,只切除肱骨頭,不植入生物支架。在治療1-2周、3-4周和5-8周時,對兔子的運(yùn)動和負(fù)重能力進(jìn)行評估。此外,在4個月時對兔子體內(nèi)重新生長出的軟骨進(jìn)行評估,內(nèi)容包括軟骨表面的裂紋、軟骨的厚度、密度、軟骨細(xì)胞的數(shù)量、Ⅱ型膠原、聚集蛋白聚糖(來自軟骨)和軟骨與關(guān)節(jié)的力學(xué)特性。
注入了轉(zhuǎn)移生長因子β3生物支架的一組所有兔子在治療后3-4周時完全恢復(fù)了負(fù)重和運(yùn)動能力,負(fù)重和運(yùn)動的持續(xù)性比植入膠原水凝膠生物支架的兔子更長。只切除肱骨頭不植入生物支架組的兔子一直是跛行。在治療4個月后,注入了轉(zhuǎn)移生長因子β3生物支架的一組兔子在關(guān)節(jié)表面完全覆蓋了透明軟骨,而植入膠原水凝膠生物支架的兔子只有零星的軟骨形成,但不植入生物支架的兔子沒有軟骨形成。此外,在軟骨細(xì)胞的數(shù)量、Ⅱ型膠原、聚集蛋白聚糖和力學(xué)特性方面,也是注入了轉(zhuǎn)移生長因子β3生物支架的兔子多于和優(yōu)于植入膠原水凝膠生物支架的兔子,而最差的是不植入生物支架的兔子,幾乎沒有恢復(fù)關(guān)節(jié)的功能。
研究人員認(rèn)為,對兔子植入注入了轉(zhuǎn)移生長因子β3生物支架是在刺激兔子體內(nèi)的干細(xì)胞生長,并引導(dǎo)干細(xì)胞移向關(guān)節(jié)受損的部位,從而再造了骨骼和軟骨。
肝臟也可以培養(yǎng)
肝炎和肝癌常常損壞肝臟,而肝功能衰竭則最終導(dǎo)致生命的終結(jié)。所以,用干細(xì)胞重新生長出新肝臟比肝移植的療效還要好。現(xiàn)在,微型肝臟已經(jīng)能培養(yǎng)出來了。