在能夠引領(lǐng)生物醫(yī)學(xué)研究變革的一次主要進(jìn)展當(dāng)中,，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一種從癌癥病人身上獲得的正常細(xì)胞與同樣來(lái)源的腫瘤細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室中存活,，而這以前是不可能的,。實(shí)驗(yàn)室中正常細(xì)胞通常在有限次分裂之后死亡,，而很多常見(jiàn)的癌細(xì)胞不可能在體外培養(yǎng)時(shí)保持不變,。這種新技術(shù)2011年12月21日發(fā)表在《美國(guó)病理學(xué)期刊》(American Journal of Pathology)雜志上,。
美國(guó)喬治敦大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的喬治敦-隆巴爾迪綜合癌癥中心主席Richard Schlegel博士也是該研究的高級(jí)研究員,，他說(shuō),，這種新技術(shù)可能是邁向個(gè)人化癌癥藥物新時(shí)代的一次關(guān)鍵性進(jìn)展,，在再生性醫(yī)學(xué)上有著潛在的應(yīng)用。
他說(shuō),，“因?yàn)槊糠N腫瘤是獨(dú)特的,，這種進(jìn)展將使得腫瘤學(xué)家可能找到合適的治療方法來(lái)殺死病人身上的癌癥并且同時(shí)讓正常細(xì)胞免受毒性傷害。我們能夠直接測(cè)試癌細(xì)胞對(duì)單項(xiàng)化療或組合化療的抗性和化學(xué)敏感性,。”
研究小組發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中加入兩種不同的物質(zhì)到癌細(xì)胞和正常細(xì)胞中促進(jìn)它們變成類(lèi)干細(xì)胞(stem-like cell)---制造其他細(xì)胞的成體細(xì)胞,。
這兩種物質(zhì)就是Rho激酶(Rho kinase, ROCK)抑制物和成纖維細(xì)胞飼養(yǎng)細(xì)胞。Schlegel說(shuō)，ROCK抑制物有助于阻止細(xì)胞運(yùn)動(dòng),，但是不清楚為什么這種試劑開(kāi)啟干細(xì)胞屬性,。美國(guó)國(guó)家過(guò)敏和傳染病研究所Alison McBride博士是Schlegel的合作研究者，他之前已發(fā)現(xiàn)一種ROCK抑制物允許皮膚細(xì)胞(角蛋白形成細(xì)胞)在實(shí)驗(yàn)室中增殖,，而飼養(yǎng)細(xì)胞讓它們存活,。
喬治敦大學(xué)研究人員測(cè)試了ROCK抑制物和成纖維細(xì)胞飼養(yǎng)細(xì)胞在非角蛋白形成細(xì)胞的上皮細(xì)胞---位于腺體和器官表面---中的作用以便觀(guān)察它們是否有效。他們發(fā)現(xiàn)需要這兩種物質(zhì)產(chǎn)生一種戲劇性效果：這些細(xì)胞明顯地改變它們的形狀就像是它們退回到類(lèi)干細(xì)胞狀態(tài),。
Schlegel說(shuō),，“我們測(cè)試了乳腺細(xì)胞，它們生長(zhǎng)良好,。我們測(cè)試了前列腺細(xì)胞,，它們的生長(zhǎng)也是極好的而且也是令人吃驚的，因?yàn)檎Ｇ闆r下,，人們不能在實(shí)驗(yàn)室中培育這些細(xì)胞,。我們?cè)诜渭?xì)胞和結(jié)腸細(xì)胞上也觀(guān)察到同樣的事情，因?yàn)樗鼈兛偸呛茈y培養(yǎng),。”
他說(shuō),，“總之，我們發(fā)現(xiàn)我們能夠永久地培養(yǎng)來(lái)自同個(gè)病人身上的正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞,，而之前沒(méi)有人能夠?qū)崿F(xiàn)這點(diǎn),。對(duì)大多數(shù)器官而言，正常細(xì)胞培養(yǎng)不能在實(shí)驗(yàn)室建立,，因此以前人們不可能直接比較正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞,。”
Schlegel說(shuō)，能夠永生化癌細(xì)胞也使得建立基因資料庫(kù)可行和有意義,。研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞的類(lèi)干細(xì)胞行為是可逆的,。撤除ROCK抑制物迫使這些細(xì)胞分化為它們初始時(shí)的成體細(xì)胞。Schlegel說(shuō),，這種“條件性永生化”應(yīng)當(dāng)能夠推動(dòng)再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展,。
然而，Schlegel說(shuō),，這些發(fā)現(xiàn)在醫(yī)學(xué)實(shí)踐上最為直接的變化就是它們有潛力“引領(lǐng)病理學(xué)研究的變革”,。他說(shuō)，“今天,，病理學(xué)家并不研究活著的組織,，他們對(duì)凍存的或固定和嵌入在石蠟中的活組織進(jìn)行診斷。在未來(lái),，病理學(xué)家們將能夠建立來(lái)自病人的正常細(xì)胞和癌細(xì)胞的培養(yǎng)物,，并且使用這種技術(shù)診斷腫瘤和篩選治療方法,，這有著巨大的潛力。”(生物谷：towersimper編譯)
doi:10.1016/j.ajpath.2011.10.036
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ROCK Inhibitor and Feeder Cells Induce the Conditional Reprogramming of Epithelial Cells
We demonstrate that a Rho kinase inhibitor (Y-27632), in combination with fibroblast feeder cells, induces normal and tumor epithelial cells from many tissues to proliferate indefinitely in vitro, without transduction of exogenous viral or cellular genes. Primary prostate and mammary cells, for example, are reprogrammed toward a basaloid, stem-like phenotype and form well-organized prostaspheres and mammospheres in Matrigel. However, in contrast to the selection of rare stem-like cells, the described growth conditions can generate 2 × 106 cells in 5 to 6 days from needle biopsies, and can generate cultures from cryopreserved tissue and from fewer than four viable cells. Continued cell proliferation is dependent on both feeder cells and Y-27632, and the conditionally reprogrammed cells (CRCs) retain a normal karyotype and remain nontumorigenic. This technique also efficiently establishes cell cultures from human and rodent tumors. For example, CRCs established from human prostate adenocarcinoma displayed instability of chromosome 13, proliferated abnormally in Matrigel, and formed tumors in mice with severe combined immunodeficiency. The ability to rapidly generate many tumor cells from small biopsy specimens and frozen tissue provides significant opportunities for cell-based diagnostics and therapeutics (including chemosensitivity testing) and greatly expands the value of biobanking. In addition, the CRC method allows for the genetic manipulation of epithelial cells ex vivo and their subsequent evaluation in vivo in the same host.
