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乳腺细胞可返老还童

(文/Ed Yong)我们的身体有非常多已经消散的潜能。从受精卵开始,不同功能不同位置各种不同的成体细胞都来自干细胞这个始祖。最后,发育成熟的各类细胞演变成有功能的神经元、肌肉细胞、上皮细胞等等。随着子代细胞逐渐发挥功效,干细胞慢慢地开始衰退老化,失去演变成功能细胞的能力。

这是干细胞的标准归宿,一个单向的命运之旅,潜能慢慢消失。

其实,故事是错误的。

来自怀特黑德研究所生物医学专业的克瑞斯汀•查弗进行的一项创新研究有新发现,某些成体细胞能逆转发育过程,返老还童,自发地回复到干细胞状态。这让我们以往认为的干细胞单向命运之旅转变为双向之旅。

这是一个很惊人的结果。直到现在为止,没有人认为成体细胞可以返祖变为干细胞样细胞,甚至很多的科学家花费巨大的努力对成体细胞进行重编程,将成体细胞转变为干细胞样细胞。

而现在科学家发现,成体细胞无需人为操作,可以自发地变为干细胞样细胞。这就好像,你每天在路上都会与一个和你反方向的普通路人擦肩而过,直到某天你才突然发现他竟然是个大人物。

这一切起源于一次简单的观察。查弗某天在显微镜镜下观察乳腺细胞,她发现一小群乳腺细胞在细胞瓶中漂浮起来了,正常来说乳腺细胞会贴在培养瓶壁上生长。查弗说,通常,在细胞瓶里,细胞漂浮起来表明它已经死了或是快死了。然而,这一次我发现它们看上去健康极了。查弗对此十分关注,因为只有干细胞才具有可以在自由浮动环境中生存的本领。

查弗说,我们怀疑这些漂浮的细胞中可能包含有一定比例的干细胞样细胞。实际上,查弗的猜测是正确的。漂浮的细胞与乳腺细胞不同,漂浮细胞具有三个典型的干细胞独有的遗传学特征。包括,一个被激活的微弱的CD24基因、丢失的ESA基因,以及有强活力的CD44基因。

漂浮细胞表现得很像干细胞。甚至单个的漂浮细胞都可以产生一簇乳瓣组织(也称为微球体)。并且,将这些漂浮细胞移植到小鼠体内,漂浮细胞可以发育成更复杂的组织结构,比如说输乳管。

这些干细胞特征细胞如何发育而来似乎无章可循。查弗发现,开始的时候这些细胞只微弱地表达CD44分子,而其子代细胞逐渐变化,开始表达更多的CD44分子。查弗排除了细胞瓶被CD44高表达细胞污染的可能性,因为CD44高表达细胞比CD44低表达细胞生长速度慢很多,假如是被污染的,那么在随后的培养中CD44高表达细胞很快会被低表达细胞所淹没。所以说,实际上是CD44低表达细胞直接转变为高表达。

这一现象不仅仅发生在实验室的细胞培养瓶中。查弗也发现其他新鲜组织中的细胞也有类似情况。其他成体细胞也可以转变为干细胞样细胞。

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这个故事的确很令人惊讶,但是查弗发现乳腺癌细胞其实也能转变为乳腺癌干细胞。癌症干细胞早在14年前就已经被发现,并且各种癌症组织中都可以找到癌症干细胞。关于癌症干细胞还存在一定的争议,其中一点就是,癌症干细胞是否会演变成更多的癌症细胞。人们在接受癌症治疗后可能复发,复发有时在原发部位以外的地方,长出新的肿瘤。

当查弗将漂浮的乳腺细胞转化为乳腺癌细胞后,她发现CD44低表达细胞转化为CD44高表达的癌症干细胞,而癌症干细胞的CD44表达量比正常干细胞高2-5倍。通常这类肿瘤更具有侵蚀性。

这些研究为癌症治疗打开了一扇门。几个研究项目正在尝试以癌症干细胞为靶位治疗癌症。科学家们希望药物能寻找并摧毁肿瘤的核心组织,将其异常的特征纠正回正常的特征。不过,很清晰的是,乳腺癌细胞能转变为癌症干细胞,那么肿瘤肯定很容易复发。

这看上去似乎有些悲观,查弗在医学领域发现一些令人乐观的新闻。许多科学家都在努力尝试提高细胞重新编程技术。这些重新编程的细胞可以用于生成新的组织甚至是新的器官,这些组织或是器官可以针对病人不同基因组量身定制。

不过这种方法也存在风险,一旦定制出现差错,可能导致癌变。不过,如果查弗能找到成体细胞自然转化为干细胞样细胞的机制,那么她也许对再生医疗有很大的帮助,因为无需破坏基因就能直接转化。查弗说,除了乳腺细胞,如果其他科学家能在其他组织细胞中找到相似的情况,那么用病人本身的干细胞治疗退行性疾病可能就有希望了。

图片来自原文

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博主介绍: Ed Yong,著名科学作者。他白天在英国癌症研究中心上班,晚上回家写他自己的科普博客Not Exactly Rocket Science。他的文章被众多知名刊物采用,包括New Scientist, Nature, the Economist, the Guardian, the Daily Telegraph以及SEED等。

The End

发布于2011-04-16, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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Sophia

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