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，在實體瘤中，癌組織硬化（Stiffness）是相當(dāng)普遍的一個現(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)。而這一點正是這項研究的創(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)境的范圍包括從堅硬（骨組織）到柔軟（脂肪組織），其中還包括中度堅硬的組織，比如肌肉組織等。）
趙偉安的團(tuán)隊根據(jù)兩項最近的觀察結(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（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基因組安裝啟動子，當(dāng)啟動子在細(xì)胞感應(yīng)外部壓力時激活，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
實驗過程中，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，因為很多實體瘤都具有癌組織硬化這個現(xiàn)象，同時這也是為什么我們的治療方法是創(chuàng)新和強(qiáng)大的，因為我們不必花時間來識別和開發(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)隊已經(jīng)進(jìn)行了臨床前動物研究，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以驗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)和社會兼職
2005年至2007年，加拿大化學(xué)會成員；
2006年至今，材料研究學(xué)會成員；
2010年至今，生物材料化學(xué)學(xué)會成員；
2011年至今，美國化學(xué)會成員、國際干細(xì)胞研究協(xié)會成員。
2008年擔(dān)任第35屆美國東北地區(qū)生物材料會議執(zhí)行董事會成員；
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)會議報告19次，各地受邀講學(xué)報告20次。
來源：醫(yī)麥客
