利用條件性重編程無限制地培養正常細胞或引發醫學變革

2017年1月31日/生物谷BIOON/---來自美國喬治城大學醫學中心的研究人員開發出和測試了一種革命性的實驗室技術[1]，這種技術允許在實驗室中無限制地培養正常的細胞和患病的細胞。他們分享這種技術是如何工作的。

他們希望通過這樣做，全世界的科學家們能夠實現「條件性重編程（conditional reprogramming）」的多種可能性，包括構建活生物庫、開發個人化療法和實現再生醫學以及開展新的癌症研究。

通過將這種技術發表在Nature Protocols期刊上，研究人員展示了條件性重編程是如何工作的，以及它為何可能能夠填補許多臨床治療和研究空白。

喬治城大學醫學中心細胞重編程中心主任、病理學副教授Xuefeng Liu博士說，條件性重編程是唯一已知的能夠無限制地與培養癌細胞一樣培養健康細胞的系統，「就像是它們僅是病人體內提取出來的，在體外讓它們增殖，而且只要需要的話，一周內就能夠培養出一百萬個新的細胞。」

誘導這些細胞生長並不需要對它們進行基因修飾，所有需要的是特定的「飼養」細胞和一種化學抑制劑。

作為一個例子，研究人員證實他們能夠利用條件性重編程產生新的健康胰島β細胞，這提示著一種有前景的研究1型糖尿病的方法。胰島β細胞是分泌胰島素的細胞。

Liu說，「一種真正地治癒這種糖尿病的方法可能通過利用新的產生胰島素的功能性細胞替換丟失的β細胞加以實現。」

研究人員也培養出來自氣道組織、視網膜、前列腺、乳腺和腸道的健康細胞和癌細胞。利用條件性重編程，這些細胞可長時間地發生增殖。

自從2011年Liu、喬治城大學醫學中心細胞重編程中心主任Richard Schlegel博士和他們的同事們開發出這種條件性重編程技術以來，科學家們一直在測試利用這些細胞實現多種高級目標的能力。這種條件性重編程方法已在全世界推廣開來，比如美國國家癌症研究所已將這種方法列入針對腫瘤學項目與藥物發現項目的精準醫療計劃中。

在這種新發表的技術中，研究人員描述了條件性重編程提供的很多其他的可能應用。比如，去年12月發表在Oncotarget期刊上的一項研究[2]中，Liu和Schlegel描述了條件性重編程如何允許他們培養來自一名病人的正常細胞和原發性前列腺癌細胞。這項研究代表著在理解這種令人費解的癌症的起源和促發物的努力中取得一項關鍵性的進展。

此外，利用來自病人的正常細胞構建生物庫使得在未來將這些健康的細胞灌注到受損器官中成為可能。Liu說，「我們能夠培養細胞，凍存它們和解凍它們。考慮一下將這些細胞用於皮膚替換、器官修復和癌症研究。」

利用條件性重編程培養的癌細胞也能夠允許腫瘤學家基於來自一名病人的單個癌細胞在實驗室增殖時產生的細胞群體，測試和選擇一種療法。這一方法已在喬治城大學開展過，並且已發表在New England Journal of Medicine期刊上[3]。在一項發表在Science期刊上的獨立研究中，來自美國麻省總醫院癌症中心的研究人員證實利用這種條件性重編程方法，他們鑒定出治療抵抗性肺癌患者的藥物組合[4]。

幾個研究所已利用條件性重編程平台發現抗癌藥物或新的靶標。比如，來自芬蘭赫爾辛基大學的研究人員利用條件性重編程建立首批去勢抵抗性前列腺癌細胞，並且發現這些癌細胞的已知藥物和新藥物的敏感性[5]。這些新藥物包括當前正在用於治療去勢抵抗性前列腺癌的臨床試驗中的藥物navitoclax。美國耶魯大學研究人員發現Notch1和SOX10是腺樣囊性癌的潛在新靶標[6]。來自美國福克斯蔡斯癌症中心的研究人員發現MYC-ERCC3是人胰腺癌的新靶標，並且將這種新靶標用於藥物發現[7]。

Liu說，利用基因編輯技術修復受損的細胞，然後培養新的受到修復的細胞用於治療一系列疾病，可能也是可行的。「不難以想像，我們能夠從一名囊性纖維化病人體內獲得少量的鼻子活組織樣品，校正導致這種疾病的基因缺陷，然後重新生長這些得到校正的健康細胞，並且將它們灌注回肺部中。鑒於這些細胞源自這名病人，因此它們不會遭受免疫排斥。」（生物谷 Bioon.com）

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參考資料：

【1】Conditional reprogramming and long-term expansion of normal and tumor cells from human biospecimens

Nature Protocols, doi:10.1038/nprot.2016.174

【2】Conditionally reprogrammed normal and primary tumor prostate epithelial cells: a novel patient-derived cell model for studies of human prostate cancer

Oncotarget, doi:10.18632/oncotarget.13937

【3】Use of Reprogrammed Cells to Identify Therapy for Respiratory Papillomatosis

New England Journal of Medicine, doi:10.1056/NEJMoa1203055

【4】Patient-derived models of acquired resistance can identify effective drug combinations for cancer

Science, doi:10.1126/science.1254721

【5】Comprehensive Drug Testing of Patient-derived Conditionally Reprogrammed Cells from Castration-resistant Prostate Cancer

European Urology, doi:10.1016/j.eururo.2016.04.019

【6】NOTCH1 and SOX10 are Essential for Proliferation and Radiation Resistance of Cancer Stem–Like Cells in Adenoid Cystic Carcinoma

Clinical Cancer Research, doi:10.1158/1078-0432.CCR-15-2208

【7】Screening of Conditionally Reprogrammed Patient-Derived Carcinoma Cells Identifies ERCC3–MYC Interactions as a Target in Pancreatic Cancer

Clinical Cancer Research, doi:10.1158/1078-0432.CCR-16-0149