自體iPSC疫苗在體內引發抗腫瘤反應防癌潛力強大

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眾所周知，誘導多能幹細胞或iPS細胞是再生醫學的基石。在體外，它們可以被誘導成為許多不同類型的細胞和組織，以幫助修復由於創傷或疾病造成的損傷。而現在，來自斯坦福大學醫學院的一項研究表明，iPS細胞的另一種用途是讓免疫系統攻擊甚至預防腫瘤。

相關研究結果發表在《Cell Stem Cell》雜誌上，研究表明：將處理後的誘導多能幹細胞(iPSC)注射至小鼠體內，可保護小鼠免於發生乳腺癌、肺癌以及皮膚癌，並且能夠防止手術切除後腫瘤的再生。對此，研究人員表示，接種自體iPSC疫苗，或能夠防止多種癌症類型的發展。

而iPS細胞之所以可以作為抗癌疫苗起作用，是因為其像許多癌細胞一樣，它們類似於發育不成熟的祖細胞，其不受對組成身體組織的成熟細胞中的生長限制。研究人員發現，注射與受體基因匹配但不能複製的iPS細胞，可以安全地將免疫系統暴露於多種癌症特異性靶點之下。

作為該研究的主要負責人，斯坦福大學的心血管研究所主任，心血管醫學和放射學教授Joseph Wu(吳慶明)說：「我們了解到iPS細胞的表面與腫瘤細胞非常相似，當動物接種基因匹配iPS細胞時，免疫系統可能會抵制未來腫瘤的發展。研究結果表明，有朝一日，這些細胞會充當真正的患者特異性癌症疫苗。」

另外，Nigel Kooreman博士作為該研究的主要作者，他表示：「這些細胞作為我們提出的疫苗的一個組成部分，具有強烈的免疫原性特性，可引發系統範圍的癌症特異性免疫應答，我們相信這種方法具有令人興奮的臨床潛力。」

癌細胞與iPS細胞的相似之處

為了構造iPS細胞，研究人員從皮膚或血液等容易獲取的來源收集細胞樣品。然後用一組基因處理細胞，使其發育狀態倒回成為多能的，幾乎可以變成身體中的任何組織。多能性的一個關鍵測試是細胞注入到動物體內形成畸胎瘤(腫瘤)的能力，該畸胎瘤由許多不同的細胞類型組成。(用於再生醫學療法的IPS細胞在其他蛋白質存在的情況下生長，以促使它們在臨床使用之前專門化或分化為特定細胞群體。)

長期以來，癌症細胞也被認為與發育不成熟細胞的許多特徵相呼應。作為其癌變過程的一部分，他們經常會擺脫自然發生的機制，從而阻止不適當的細胞分裂，並開始迅速增殖。

在該項研究中，Wu和Kooreman確切地想知道iPS和癌細胞之間的相似程度。他們比較了兩種細胞在小鼠和人類中的基因表達組，並發現了一些顯著的相似性，表明這些細胞在它們的表面上共享稱為表位的蛋白質，其可用作免疫系統的靶標。

幹細胞癌症疫苗彰顯抗癌潛力

為了測試這個理論，他們使用了四組小鼠。一組接受了對照試劑的注射，一組接受了基因匹配的iPS細胞，且這些細胞已經被輻射以防止形成畸胎瘤，一組接受了一種稱為佐劑的通用免疫刺激劑(免疫增強分子CpG)，另一組接受了經輻照的iPS細胞和佐劑的組合。每組的所有動物每周注射一次，持續四周。最後，將小鼠乳腺癌細胞系移植到動物中以觀察腫瘤的潛在生長。

移植後一周，發現所有小鼠在注射部位都形成了乳腺癌腫瘤。雖然腫瘤在對照組中穩定生長，但在接受iPS細胞加佐劑注射的10隻小鼠中，有7隻小鼠的腫瘤縮小。其中兩隻小鼠能夠完全抵制乳腺癌細胞並在腫瘤移植後存活超過一年。而且，更令人高興的是，當Kooreman和他的同事將小鼠黑色素瘤和間皮瘤(一種肺癌)細胞系移植到小鼠中時獲得了類似的研究結果。

Kooreman和他的同事們進一步發現，來自接種疫苗的小鼠的免疫細胞T細胞能夠減緩未接種疫苗的小鼠的乳腺癌細胞的生長。而且，這些T細胞還能夠阻斷注射未經輻射的iPS細胞的小鼠畸胎瘤的生長，這表明活化的T細胞識別乳腺癌細胞和iPS細胞之間共有的表位。

讓免疫系統保持警惕

Kooreman說：「這種方法特彆強大，因為它使我們能夠同時將免疫系統暴露於許多不同的癌症特異性表位，一旦激活，免疫系統就會警惕整個體內發展的目標癌症。」

事實上，幹細胞癌症疫苗並非是個新概念，只是目前尚未被廣泛討論。先前已有研究表明，癌細胞和胚胎細胞具有相似的基因表達和抗原特徵，並且將胚胎物質注射至動物體內可保護其免受移植瘤的侵害。但不可避免的是，胚胎幹細胞作為疫苗帶來的道德倫理問題以及可行性限制。由於在遺傳上與患者的差異，或無法提供相匹配的癌症抗原。

而如果是誘導多能幹細胞iPSC，就不存在以上所提及的種種問題。

接下來，研究人員想研究這種在實驗室里的方法是否適用於人類癌症和免疫細胞的樣本。如果成功，他們設想的未來是，人們可以接受由其經過輻射的自體iPS細胞組成的疫苗，以防止數月或數年後癌症的發生。或者，iPS細胞可能被用作手術後輔助治療標準的一部分。

目前，雖然還有很多研究有待完成，但Joseph Wu(吳慶明)教授表示，這個概念本身很簡單。「研究人員只需採取您的血液，來製造iPS細胞，然後將其注射到體內以預防未來的癌症。當人類達到70歲時，癌症發病率會更高。未來，任何70歲的老人都有可能使用基於誘導多能幹細胞的癌症疫苗來防止癌症的發生。」

關於Joseph Wu(吳慶明)教授

吳教授曾於耶魯大學醫學院獲得了醫學博士(MD)，又在加州大學洛杉磯分校獲得了分子藥理學博士(Ph.D)。他在斯坦福大學醫學院任教多年，並擔任斯坦福大學心血管研究所所長。他是多種頂級學術期刊的編審成員，包括Journal of Clinical Investigation，Nature ReviewsCardiology，and Circulation Research等。至今已獲得過學術機構頒發的28種榮譽和獎勵。

參考出處：

https://med.stanford.edu/news/all-news/2018/02/induced-pluripotent-stem-cells-could-serve-as-cancer-vaccine.html

http://www.techtimes.com/articles/221594/20180222/cancer-vaccine-stem-cells-prevented-development-of-tumors-in-mice-study.htm

https://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/51797/title/Stem-Cell-Vaccine-Protects-Mice-From-Cancer/

DOI:https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.01.016

https://profiles.stanford.edu/joseph-wu

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