华人科学家利用基因编辑的干细胞治疗技术，改变了化疗药物滥杀无辜的历史

本研究共同作者：Shirley Zhang（左）、 Linan Liu（右）；胶原纤维网络（蓝绿色）作为癌细胞（红色）的生物物理特性的生物标记物（图片来源 uci.edu）

近日，加利福尼亚大学欧文分校（UCI）的科学家在国际着名期刊《Science Translational Medicine》发表了一项重磅研究。研究表明利用间充质干细胞（MSCs）感受外部压力的能力，可以为小鼠肿瘤递送抗癌药物，同时也减少了药物对正常组织的损伤。这也是研究人员首次基于遗传工程改造的间充质干细胞（MSC），使其具有特异感应硬化肿瘤组织的能力向肿瘤细胞递送治疗药物。

众所周知，在实体瘤中，癌组织硬化（Stiffness）是相当普遍的一个现象，但是传统的癌症治疗方案，并没有把这种生物物理特性作为靶标。而这一点正是这项研究的创新所在。

作为这篇论文的资深作者，赵伟安博士（Weian Zhao）说：“Stiffness是一种在体内持续数年的生物标记物，如果把Stiffness作为治疗靶标，癌症就很难发展出抗性！”（注：癌细胞具有能够感知周围环境硬度（stiffness）的能力，而且癌细胞移动的能力也依赖于其所处的环境，这些环境的范围包括从坚硬（骨组织）到柔软（脂肪组织），其中还包括中度坚硬的组织，比如肌肉组织等。）

赵伟安的团队根据两项最近的观察结果，发现了生物物理特性在癌症进展中所扮演的角色，以及干细胞可以感知特异感应硬化肿瘤组织，而且可以使癌细胞做出相应地行为改变。

赵伟安教授团队（图片来源 calit2.uci.edu）

研究人员推断干细胞的硬度感知（stiffness-sensing）特性可以用来提供针对性的方式递送癌症治疗药物，他们在人类的MSC基因组安装启动子，当启动子在细胞感应外部压力时激活，恰好在胞嘧啶脱氨酶的基因上游，然后释放这种酶将抗癌药物5-氟胞嘧啶转化为活性形式。

特异性感应硬化肿瘤组织

实验过程中，研究人员首先对人骨髓分离的间充质干细胞进行改造，使其具有特异感应硬化肿瘤组织的能力，然后再将这种干细胞直接注射到肺转移乳腺癌的小鼠中。第二天，开始给小鼠注射5-氟胞嘧啶，并且持续治疗七天。

作者写道，与对照组相比，接受干细胞治疗的小鼠会持续表达胞嘧啶脱氨酶基因。并且研究人员发现接受干细胞治疗的老鼠的肺组织损伤会产生一种酶，而其他老鼠的肺里则没有，这表明硬度活化（stiffness-activated）的细胞能够精确地靶向肿瘤而不伤害正常组织。（注：这种工程化干细胞在进入硬化肿瘤组织后会释放一种酶，引发5-氟胞嘧啶（前体药物，无活性化学疗法）转化成杀死癌细胞的药物，这样就避免了对健康组织的毒副作用）

该研究表明，这种干细胞疗法对乳腺癌肺转移小鼠的癌细胞生长具有极大抑制作用。在治疗后６个月，对照组小鼠的存活率约为10%，而经过干细胞疗法治疗过的小鼠存活率高达60%。甚至有一部分小鼠在经过治疗后，其癌细胞完全消失。

经过设计的工程化干细胞浸润肿瘤组织，并激活化疗药物活性以杀死癌细胞（图片来源Science Translational Medicine）

赵伟安博士表示，目前，这种新型治疗方法仅针对转移组织，这使就能够避免一些常规化学疗法所导致的不良反应。另外，他还补充说：“此次发表的研究集中在肺部乳腺癌转移灶，但是该技术也适用于其他转移，因为很多实体瘤都具有癌组织硬化这个现象，同时这也是为什么我们的治疗方法是创新和强大的，因为我们不必花时间来识别和开发针对各种癌症的一种新的遗传或蛋白质标记物。”

目前，赵伟安的研究团队已经进行了临床前动物研究，表明这种治疗方式是安全的。接下来，他们希望能够尽快开展人体临床试验以验证该方法的有效性和安全性。现如今，他们正在研究具有特异感应硬化肿瘤组织能力的工程化T细胞（称为CAR-T）来治疗转移性乳腺癌和结肠癌。另外，他们还计划将这种技术应用于治疗使原本健康的组织硬化的纤维化和糖尿病等疾病。

赵伟安博士已经提交了该技术的专利申请，并计划通过创始公司将其商业化。

赵伟安教授（图片来源 calit2.uci.edu）

学习经历

1996-2000 山东大学化学院化学专业本科生，获学士学位

2000-2003 山东大学化学院物理化学专业研究生，获硕士学位

2004-2008 加拿大麦克马斯特大学化学专业研究生，获博士学位

工作经历

2004-2008  加拿大麦克马斯特大学（McMaster University）助教

2008-2011 美国哈佛大学医学院干细胞研究所（Harvard Stem Cell Institute）博士后

2011至今   美国加州大学欧文校区药理系干细胞研究中心助理教授

主要学术和社会兼职

2005年至2007年，加拿大化学会成员；

2006年至今，材料研究学会成员；

2010年至今，生物材料化学学会成员；

2011年至今，美国化学会成员、国际干细胞研究协会成员。

2008年担任第35届美国东北地区生物材料会议执行董事会成员；

2011年起担任《纳米技术》杂志（Nanotechnology，IF 3.6）生物材料纳米技术学章节客作编辑，

2012年起担任《纳米技术》杂志编辑委员会委员；

2011年起担任《国际干细胞》杂志（Stem Cell International，2011年创刊）编辑委员会委员；

2012年起担任《治疗诊断技术》杂志（Theranostics，2011年创刊）纳米粒子监测干细胞治疗章节客作编辑；

2012年担任中国成都第九届世界生物材料会议主席。

主要学术成绩

共发表论文32篇，其中第一作者或者联系作者发表23篇，影响SCI因子3.0以上的文章18篇，发表刊物包括Nature Nanotechnology（IF 30.0）、Nature Materials（IF 29.9）、Agnew. Chem. Int. Ed. （2篇，IF 12.7）、Adv. Mater.（IF 10.8）、J. Am. Chem. Soc.（IF 9.0）等，为主撰写学术书籍章节3篇，参与撰写书籍章节2篇，目前主持撰写书籍1部，参加学术会议报告19次，各地受邀讲学报告20次。

来源：医麦客   作者：板栗