科学家寄希望于干细胞药物抗击癌症

据俄罗斯卫星通讯社sputniknews报道,科学家对用干细胞解决医学难题的研究越来越多。最新数据显示,干细胞药物甚至可用于对抗新冠肺炎。干细胞医用会给人类带来哪些新的机会?俄罗斯“5-100”计划院校专家就此进行了解读。

干细胞和新冠病毒
9月初有消息称,特朗普感染新冠病毒后,医生为其使用了再生元公司(Regeneron)制造的抗体“鸡尾酒”,特朗普本人称之有“奇效”。再生元公司开发此疗法借助的是HEK 293细胞系,该细胞系最初是1973年从荷兰流产胎儿身上发现的,而干细胞本身没有入药。
2020年秋,其他科学家还提出了有效利用干细胞治疗新冠肺炎的可能性。美国专家申请使用基于脐带间充质干细胞制备的药剂 。以色列专家则同时提出多种使用干细胞治疗新冠患者出现的急性危险呼吸窘迫症状的方案。
专家认为,由于间质干细胞可抑制免疫系统的过度活跃,并促使重症患者肺部等器官衰竭得到恢复,因此将其用于治疗新冠肺炎的前景很大。

什么是干细胞?
干细胞是用于人体自我更新的一种通用“建筑材料”。它们存在于人体生长的各个阶段,可以分裂繁殖,同时保持不变。必要时可以在分裂过程中改变“程序”,创造其他新的特化细胞,例如血液细胞和各器官细胞,代替“服役期满”的老细胞。
胚胎干细胞非常特别。首先,它们可以无限长期分裂;其次,其后代细胞可以转化成任何特化细胞,无论是脑神经元、肝细胞或肠上皮细胞,只需设定必要的分子遗传“程序”即可。
但出于伦理道德原因,人类胚胎细胞材料不能用于医学目的或纯科研目的,大多数国家禁止开展与此类细胞有关的工作。因此,生物学家不得不另辟蹊径。2006年,日本科学家山中伸弥首次获得胚胎干细胞类似物,并凭此斩获诺贝尔奖。
胚胎干细胞类似物可以使人有机会进行人工再生并治愈重大疾病。如果从癌症患者体内提取出所谓的肿瘤相关T细胞,进行改进并放回,可以完全治愈癌症。T细胞是人体的主要武器,来源于骨髓中的白细胞,可确保识别并消灭携带外来抗原的细胞。

克服先天遗传缺陷
得益于俄罗斯NRNU MEPhI 大学、中国广州大学和美国哈佛大学开展的大型项目所取得的成果,如今,获得T细胞类似物已成为可能。
此外,NRNU MEPhI大学和俄罗斯卫生部国家内分泌学医学研究中心科学家也在借助干细胞类似物研究治疗造成肾上腺皮质功能减退的先天性遗传缺陷的方法。这种疾病的发病时间一般在出生后的几个星期内,对婴儿生命构成严重威胁。
NRNU MEPhI大学基因工程实验室主任帕维尔·沃尔奇科夫向卫星通讯社表示:

“在这种情况下,采用常规基因疗法是不够的:肾上腺皮质干细胞更新速度很快,因此送入的功能性基因复制品的活性只能持续8至12周,之后活性减退。”
NRNU MEPhI科学家为解决这一问题,提出通过基因编辑来“修补”非功能性基因组。
科学家目前在用实验室小鼠来开展相关研究,但要完全解决问题,还需使用人类基因组进行实验。专家称,有两个可行方案,创建带有人类基因位点的小鼠模型,或使用in vitro体外基因编辑系统。

加速生长并节约成本
干细胞有望用于组织工程(构建组织和器官,用于移植)。最新研究成果包括用干细胞培植微型人类心脏、胎儿脑部模型以及食道。
康德波罗的海联邦大学科学家正在研究用成体干细胞制造神经元来进行移植,用以治疗脊髓损伤、神经组织受损以及神经退行性疾病等病症。
现在,为刺激神经干细胞分化,通常会往细胞环境中添加生长因子和酶。专家认为,这种方法成本非常高,干细胞分化需要很长时间。
康德波罗的海联邦大学新型磁性材料实验室高级研究员叶卡捷琳娜·列瓦达向卫星通讯社表示:

“我们计划用我们的方法进行改进。压电聚合物等材料不仅制作便宜,而且便于使用。我们的方法本身则有助于加快干细胞发展为某类神经元的过程。”
康德波罗的海联邦大学高级研究员阿卜杜勒卡里姆·阿米罗夫告诉卫星通讯社记者:“我们计划将新型材料用作生物体培养基,并用磁场和电场使其拥有必要的刺激功能。这种方法与使用单一场相比,效果会更好。”

个性化抗癌疗法
从特定的人身上提取的成体干细胞可用于制定个性化癌症诊断方案,以及初步筛查具有抗癌活性的物质。
专家称,干细胞不仅是血液细胞和组织细胞的通用“建设材料”,而且也支持身体内恶性肿瘤的生长,使其更加耐药,进而加大治疗难度。寻找到能够克服这些障碍的最有效的治疗方式是医生和科学家面临的紧迫任务。
全世界的科学家都在研究新的肿瘤疾病模型,既研究相对简单的肿瘤细胞(球体)和肿瘤碎片(细胞器)3D模型,也研究复杂的器官芯片技术。
喀山联邦大学基础医学和生物学研究所精准和再生医学科学临床中心正在研发专门的测试系统:将干细胞、肿瘤细胞和免疫细胞共同培养,加入特殊的胞外基质,使细胞在类似人体天然肿瘤组织的三维空间中生存。
此项研发有助于有效获得类似人体肿瘤的三维类组织结构,并在体外模拟肿瘤转移和形成抗药性的过程。

喀山联邦大学教授、诺丁汉大学基础医学荣誉教授阿尔贝特·里兹瓦诺夫称:“科学家研发的测试系统还可用患者本人的干细胞、肿瘤细胞和免疫细胞,为患者制定个性化抗癌方案。