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如何用干细胞来对付癌症?科学家想到了癌症疫苗和靶向治疗

来源:博雅

日期: 2021.05.13

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近日,发表在Stem Cell Reports杂志上的最新研究显示[1],基于干细胞的癌症疫苗可以有效预防胰腺癌,在小鼠实验中,加上免疫佐剂,可以预防75%小鼠模型的胰腺癌。


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来源:Stem Cell Reports


事实上,类似的报道并是第一次。在2018年,Cell Stem Cell杂志上的研究就阐述了诱导多能干细胞可能起到抗癌疫苗的作用[2]。研究表明,将处理后的诱导多能干细胞注射至小鼠体内,可保护小鼠免于发生乳腺癌、肺癌以及皮肤癌,并且能够防止手术切除后肿瘤的再生。


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上述两项已经发表的研究都是采用了诱导多能干细胞。近年来,科学家们也正在探索其他类型干细胞在癌症领域所能发挥的作用。除了利用诱导多能干细胞来开发癌症疫苗,科学家还发现,神经干细胞以及间充质干细胞能够用于癌症的靶向治疗。



01

神经干细胞介导的靶向癌症治疗


神经干细胞(NSCs)是一种嗜瘤细胞,它可以快速穿过正常器官,定位于全身的侵袭性和转移性肿瘤病灶,并穿过血脑屏障到达大脑中的肿瘤。尽管干细胞定向迁移至肿瘤的精确分子机制尚未被阐明,但可能与肿瘤不断释放细胞因子和炎症因子将干细胞招募到损伤部位有关,肿瘤引起的损伤部位被描述为“永不愈合的伤口”。各种类型干细胞向肿瘤迁移的机制在原发性脑肿瘤和继发性脑转移的临床前模型中得到了初步证实。


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越来越多的临床前研究也证实了干细胞向中枢神经系统(CNS)以外的实体肿瘤转移的倾向。给药途径包括脑内、脑室内、静脉、鼻内和腹腔。在体外用抗肿瘤药物保护干细胞不仅可以提高肿瘤特异性,而且可以延长干细胞治疗的半衰期[2]


在过去的20年里,广泛的研究工作已经调查了神经干细胞介导的治疗传递的潜力。嗜肿瘤神经干细胞可通过体外操作将多种抗癌药物选择性地传递到肿瘤病灶。这些癌症治疗的神经干细胞介导传递的优点有:


(1)更有效和选择性地传递到肿瘤病灶并在肿瘤病灶内分布,

(2)最小的免疫原性,

(3)限制靶外效应,从而降低对正常组织的毒性。各种神经干细胞提供的抗癌药物的疗效已在临床前肿瘤模型中得到证实,显示出很大的临床前景[4]


尽管目前还存在很多挑战,一些学术机构已经开始了神经干细胞介导的抗癌治疗的转化过程。下图列出了正在进行和完成的使用细胞向肿瘤输送治疗性药物的临床试验。


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2013年,科学团队首次在人体中完成了安全性/可行性的研究,评估了转基因异体神经干细胞用于肿瘤选择性酶/前药治疗(NCT01172964)的安全性。


随着研究的发展,神经干细胞介导的治疗可以彻底改变癌症患者的治疗方式,并显著提高他们在治疗期间和治疗后的生活质量。神经干细胞介导的癌症治疗能够同步传递多种抗癌药物,这可能会对单一药物治疗方法产生耐药性的肿瘤和异质肿瘤提供更强大的治疗方法[5]


02

间充质干细胞介导的癌症靶向治疗

除了神经干细胞,科学家还发现,间充质干细胞能够化身抗癌药物“搬运工”。国际期刊《干细胞转化医学》曾这样描述[6]间充质干细胞作为许多临床适应症的细胞药物递送载体十分具有前景,这些适应症就包括癌症。


这些干细胞就像快递卡车,可以将药物带到特定的位置,并将有效的药剂直接输送至肿瘤中。间充质干细胞与生俱来地倾向于向恶性位点迁移,这就给抗癌药物的准确“搬运”带来了很大的优势。


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图片来自文献[7]


当前,一项转移性神经母细胞瘤的首次人体试验正在进行中,该试验将通过静脉注射神经干细胞,一旦神经干细胞静脉给药的安全性得到确立,未来面临的挑战将是如何使用足够有效和有选择性的治疗药物来减少和消除肿瘤负担[7]


03

小结


尽管传统的癌症治疗方法都是有效的,包括手术、放疗和化疗。然而癌症依然是导致死亡的主要原因。因为是我们无法在手术、放疗和化疗后对残留肿瘤细胞选择性地给予足够的药物剂量。在将来开发的替代策略中,选择性地向肿瘤靶向输送足够数量的抗癌药物是至关重要的。近年来,生物医学取得了重大进展,并早已证明在体外可以消除肿瘤细胞。干细胞是一种有前途的生物学方法,随着干细胞在癌症治疗研究的中应用,人类抗癌会取得更大的突破。


参考文献:

1. Antitumor effects of iPSC-based cancer vaccine in pancreatic cancer

https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(21)00199-5

2.Autologous iPSC-Based Vaccines Elicit Anti-tumor Responses in Vivo

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29456158/

3. Neural stem cell migration toward gliomas in vitro. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16212812/

4. The timing of neural stem cell‐based virotherapy is critical for optimal therapeutic efficacy when applied with radiation and chemotherapy for the treatment of glioblastoma. . https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23926209/

5. Donor‐derived brain tumor following neural stem cell transplantation in an ataxia telangiectasia patient. 






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