过滤血液中癌细胞和干细胞的新装置（图）

　　生物通报道：Rochester大学生物医学工程系副教授Michael King研制出一种能够过滤血液中癌细胞和干细胞的装置。研究结果刊登于No. ICNMM2006-96228, Proceedings of the ASME, June 2006，题目为“Using Protein-Functionalized Microchannels for Stem Cell Separation”。

King在1999－2001年在宾西法尼亚大学工作期间，他的一位同事发现骨髓干细胞与其它细胞相比，与粘附蛋白selectins（选择素）结合的更为紧密。2002年，King到达Rochester大学后，开始研究血细胞与血管壁的粘附。

炎症发生时，血管内壁选择性粘附白细胞，这种选择引起白细胞延血管壁缓慢流动，寻找引导它们脱离血流的信号。这也是白细胞迁移到细菌感染和组织损伤部位的机制。King等寻找一种能够模拟这种天然过程的途径。首先，他注意到血管内壁在极短的时间内选择粘附白细胞，然后迅速将细胞释放到血流中，他认为选择过程是骨髓干细胞离开血流寻找回到骨髓的粘附机制以及骨髓迁移的机制。最后，他发现当癌细胞脱离原发瘤进入血液循环后，会延血流到达偏远的器官，然后离开血流形成继发瘤，这也是癌症蔓延的原因。King将这些发现和一个重要的现象——selectins与白细胞、干细胞和癌细胞表面的特异的碳水化合物相互作用——结合起来，决定在selectins释放这些细胞之前将这些细胞收获。

收获干细胞

因为骨髓干细胞比其它细胞更容易与粘附面结合。King等用selectin包被一种纤细的塑胶管，然后在一系列大鼠实验（包括体内和体外）中，用这种selectin包被管过滤血流得到干细胞，效果显著：被吸附在管内壁的细胞38％都是干细胞。King预计利用此原理生产一种装置，分离血液中的干细胞。

 

左图：未经StemCapture净化的混合的骨髓细胞

右图：经StemCapture得到的骨髓细胞

研究小组能够得到大量的淋巴细胞和血细胞，以及间充质干细胞。现有技术能够将间充质干细胞培养为各种血细胞，将捕获的干细胞培养为骨髓细胞。

杀死癌细胞

新装置的另一大有点是过滤血液中的癌细胞，刺激癌细胞死亡。

这种革新能够预防癌症扩散。原发性肿瘤中的小部分癌细胞会随着血流迁移，从原发瘤转移并定位到肌体其它位点，形成继发瘤。当癌细胞穿过管道内表面时，新装置捕获癌细胞并传递凋亡信号。癌细胞在两天之内死亡，正常细胞安然无恙。

凋亡信号由包被在装置上的TRAIL分子传递。癌细胞有五种与TRAIL识别、结合的蛋白，但只有两种能够激发细胞凋亡，另外三种被称为decoy受体。健康细胞有大量的decoy受体，帮助它们抵抗TRAIL，然而癌细胞中占统治地位的是两种指导细胞凋亡的受体。

图中，Y代表selectin，会减慢白细胞（bl）、干细胞和癌细胞（ca)的速度。蓝色三角形代表TRAIL分子，能够在2－4天内杀死癌细胞而不会影响正常细胞。

在癌细胞死亡的过程中，TRAIL不会被耗尽或者用于其它方面，实际上会保持数个星期和数个月的活性，通常一个TRAIL分子能够杀死多个癌细胞。

摘除原发瘤手术本身会使癌细胞扩散到血流中，King等认为将新装置插入患者接受手术的患者体内，能够捕获癌细胞将癌细胞杀死，很大程度上降低癌症扩散风险。（生物通记者 小粥）

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