干细胞和癌症

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过去医生们总是认为肿瘤是功能和特点相同的细胞失控的增生繁殖而形成的,如今我们对肿瘤生物学有了全新的观点,换言之肿瘤是从所谓的肿瘤干细胞开始的,但细胞对传统的化疗特别具有耐受力,它们因此而存活下来,潜伏在病人体内。

白血病是白细胞异常引起的一种疾病,发生基因改变的细胞不受控制地繁殖,破坏血液的正常产生,病人因此出现感染和出血,也可能出现疲倦和功能丧失等症状。在确诊白血病的时候,病人的血液和骨髓都必须接受检查,这是因为血液的形成是在骨髓内完成的,大体上血液的形成是从能够自我繁殖并相互区分的干细胞开始的,经过二十次分裂,一个血液干细胞可以产生一千万个血细胞,这些细胞随着干细胞的不断分裂增生,彼此之间的差异变得越来越大,最后每一个细胞都具有自己独特的功能,淋巴细胞负责有目地的抵御疾病,它们是我们的免疫记忆巨噬细胞和粒细胞负责全面防御,它们和淋巴细胞一起共同组成白细胞。红细胞也被称作红血球,负责将氧气输送到全身各处。而凝血细胞也就是白小板,则负责血液的凝集。在白血病患者的体内出现异常的是白细胞,也就是白血球病,人体内的淋巴细胞或者骨髓细胞发生遗传变异,分别导致淋巴性或者骨髓性白血病,不成熟母细胞失去了指导,其成熟的遗传信息开始失控地繁殖,影响血液正常的生成。

白血病是一种非常复杂的疾病,沃夫冈海得曼教授甚至也只是刚刚开始对它有所了解。现在我们已经知道,正常的干细胞会通过不同的过程转化成癌细胞,从而形成为不同类型的白血病。二十世纪九十年代末,多伦多大学首先发现白血病和很多别的癌症都起源于发生了癌变的干细胞,研究人员采集了患有急性骨髓性白血病的病人的血液,并将这些血液注射到了小白鼠的体内,令人感到惊奇的是,并不是所有被注射了的小白鼠都出现了白血病的症状,这一结果显然有悖于所有白血病人体内的癌细胞都是一样的这一传统观点。非常有趣的是,能够引发白血病的细胞非常非常有限,换一句话说,来自人类白血病患者的血液细胞只有非常少量的部分能够导致这些小白鼠患白血病,也就是说,大多数的白血病细胞都无法导致白血病,这一发现也就证明了白血病都源自一个母细胞,一个癌性母细胞。

在慕尼黑健康和环境研究中心,克里斯丁巴斯克博士和他的团队正在对这些引发白血病的干细胞进行研究,他们的研究是建立在这样的基础之上的血液干细胞中,既然有健康的那么也就会有发生了变异的癌性细胞,如果我们能够弄清楚这些癌性细胞的模样,以及它们所具有的特征,我们将最终战胜癌症,这就是我们的梦想。那些没有对人类细胞产生排斥反应,并且已经发生了基因突变的小白鼠,就是他们的试验模型,研究人员试图识别可分离小白鼠骨髓中引发白血病的干细胞,首先研究人员给这些小白鼠注射来自急性骨髓性白血病人体内的血液干细胞,如果小白鼠患上了白血病,那么八到十个星期之后,研究人员就会从死亡的小白鼠骨髓内获得致病细胞,用于以后的研究工作,最大的难题之一,就是癌性的干细胞可能是从正常的干细胞变化而来的,因此前者看起来和正常的干细胞非常相似,这样一来弄清楚导致白血病的血液干细胞与正常血液干细胞之间的差别就变得更加重要了。这个研究中心的团队已经开始寻找能够区分癌性的和健康干细胞的表面蛋白或表面抗原,在试管中培养的抗体经过染色之后,能够发出荧光,这些抗体将与从死亡的小白鼠骨髓内提取的细胞相接触,如果某个抗体能够与某些细胞相结合,那么研究人员就能够确定这些细胞的表面特征。

我们已经发现某种急性骨髓性白血病的癌性干细胞很容易与正常的血液干细胞区分开来,这可能与细胞表面蛋白的表达有关,也就是说,这种癌性干细胞的表面看起来和正常的血液干细胞完全不同,根据这种差别,我们可以将癌性血液干细胞从正常的血液干细胞中区分出来,并将他们用于进一步的科学研究,研究出能够杀死这些引起白血病的干细胞的新的治疗方法。试管中的细胞就是来自死亡的小白鼠骨髓的细胞,他们已经被抗体处理过了,流式细胞计数器能够和对抗体进行染色的荧光物质发生反应,红色代表的是癌性干细胞,绿色则代表癌细胞,在了解了癌性干细胞的表面结构之后,研究人员也可以开发有针对性的抗体疗法。我们已经用小白鼠进行了这样的试验,我们将小白鼠的癌性骨髓提取出来,然后用针对其表面蛋白的抗体进行处理,结果,经过处理的骨髓被注入到小白鼠体内之后,无法引发白血病的发生,不过这一方法是否对人类奏效目前还不清楚。癌性干细胞的这些研究成果,最终在临床实践中得到应用,可能还需要较长的时间,除了常规的化疗,骨髓移植目前是标准的治疗方案。