教授Nature子刊获癌症研究新方法

　　

生物通报道：来自华中科技大学，同济医学院，美国伊利诺斯大学等处的研究人员发表了题为“Soft fibrin gels promote selection and growth of tumorigenic cells”的文章，提出了一种分离和培养肿瘤再生细胞(tumor-repopulating cell)的新方法。相关成果公布在Nature Materials杂志上。

文章的通讯作者是华中科技大学生命学院“****”入选者汪宁教授（专访汪宁 胚胎干细胞的研究新视点），以及同济医学院黄波教授，这项研究是汪宁教授其华中科大生命学院生物医学工程系的细胞生物力学与再生医学实验室和在美国伊利诺依大学的细胞分子力学实验室， 以及黄波教授带领的同济医学院的肿瘤免疫实验室合作开展的。

大部分癌细胞并不致命，癌症的致命元凶是肿瘤再生细胞。它们生命力顽强，一旦在人体潜伏下来，就会增生形成恶性肿瘤，导致死亡。如果将普通癌细胞比喻为工蚁，肿瘤再生细胞就是好像是蚁后。工蚁的寿命不长，也不会繁殖，这就等于不会增生形成恶性肿瘤。而蚁后寿命长，还会不断地繁殖，这意味着肿瘤再生细胞的潜伏期和生长周期都长，并不断增生，最终形成恶性肿瘤。所以，光消灭“工蚁”是不够的，关键是要找到并杀死“蚁后”，这样才有可能治愈癌症。

多年来，各国科学家不断利用各种办法来寻找其根源，曾经有科学家用筛选干细胞膜蛋白表达的方法找到了血癌（白血病）的肿瘤再生细胞，可是运用同样的方法筛查恶性固体肿瘤，比如黑素瘤（一种恶性程度相当高的肿瘤），结肠癌的肿瘤再生细胞就不太成功。

在这篇文章中，研究人员选用了软三维纤维蛋白胶来培养癌细胞。这种特殊的蛋白胶来自深海大马哈鱼，可以为癌细胞提供无干扰的生长环境。研究人员把一些黑素瘤细胞放入其中，发现有一小部分细胞依然可以存活。他们还注意到，存活的这部分黑素瘤细胞有点与众不同，不但生命力顽强，而且生长速度比较快。

之后研究人员将这些黑色素瘤细胞注入正常小鼠体内后发现，只需要注射10个就可以让小鼠长出肿瘤，而普通的黑素瘤细胞则需要注入一万个左右才能使小鼠长出肿瘤。研究人员又分别将肝癌、卵巢癌的癌细胞放入蛋白胶中。实验中存活的癌细胞与之前存活的黑素瘤细胞都显示出同样的特点——生长速度快，导致肿瘤的可能性远远高于普通癌细胞。

研究人员在进一步对黑素瘤肿瘤再生细胞的机理研究中，发现这些细胞表达一种自我更新的基因，它们具有和胚胎干细胞相似的独特的生物力学性能，和很强的抗（化学药物诱导）凋亡的能力。这些研究结果可以初步解释为什么有些癌症会复发。

汪宁教授研究组在干细胞，再生细胞研究领域取得过不少的成绩，比如09年他曾首次发现干细胞的一个独特的性能——机械力信号可刺激干细胞的分化与发育，甚至可能影响基因的表达情况。对此《The Scientist》曾进行过封面报道。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Soft fibrin gels promote selection and growth of tumorigenic cells

The identification of stem-cell-like cancer cells through conventional methods that depend on stem cell markers is often unreliable. We developed a mechanical method for selecting tumorigenic cells by culturing single cancer cells in fibrin matrices of ~100 Pa in stiffness. When cultured within these gels, primary human cancer cells or single cancer cells from mouse or human cancer cell lines grew within a few days into individual round colonies that resembled embryonic stem cell colonies. Subcutaneous or intravenous injection of 10 or 100 fibrin-cultured cells in syngeneic or severe combined immunodeficiency mice led to the formation of solid tumours at the site of injection or at the distant lung organ much more efficiently than control cancer cells selected using conventional surface marker methods or cultured on conventional rigid dishes or on soft gels. Remarkably, as few as ten such cells were able to survive and form tumours in the lungs of wild-type non-syngeneic mice.