干细胞抗衰老为何这么受青睐（干细胞除了抗衰老）

球球一句话播报：

斯坦福大学研究人员发现，诱导多能干细胞（iPSCs）可以作为癌症疫苗，接种动物后预防肿瘤形成。

研究重点：

- 经过辐射后iPSCs（诱导多能干细胞）可以防止乳腺癌，肺癌及皮肤黑色素瘤在小鼠模型上生长；

- iPSCs疫苗原理是因为iPSCs与癌症细胞有相同的癌症相关抗原；

- iPSCs疫苗可以刺激机体产生抗肿瘤免疫反应；

平常提到干细胞，可能我们脑海里立即出现的是抗衰老，或者治疗各种疾病：比如糖尿病、帕金森、老年视网膜退化、器官再生等。

这里提到的干细胞，却想干不一样的“事业”，因为他们有两把“刷子”：

- 这是一个诱导多能干细胞（Induced Pluripotent Stem Cells），也叫iPS细胞（也叫iPSCs）。 与我们通常听到的脐带血干细胞或者胚胎干细胞略有不同，这些细胞都是由人体的成体细胞转化而来，比如通过皮肤的细胞，通过各种手段转化为具有多种分化潜能的干细胞，从而可以分化成各种其他人体细胞。这项技术也让京都大学教授山中伸弥（Shinya Yamanaka）与英国发育生物学家约翰·格登（John Gurdon）一起获得诺贝尔生理学或医学奖。

- 斯坦福大学团队发现，这些iPS细胞可以训练我们的免疫系统，帮助攻击癌细胞甚至预防癌症。

斯坦福大学的这项研究发现发表在2月15日的“Cell Stem Cell（细胞干细胞）”期刊上，研究人员认为，有朝一日，我们可以利用个人皮肤或其他细胞，诱导出多能干细胞，并作为疫苗注射，以防止各种癌症。

Joseph C. Wu

斯坦福大学心血管研究所主任，心血管医学和放射学教授Joseph Wu博士为该研究的资深作者。Nigel Kooreman, MD为第一作者，这位作者目前已在荷兰任外科住院医师。

iPS细胞防癌理论的源起

研究者认为，iPS细胞之所以作为抗癌疫苗起作用，是因为他们与癌细胞有共同的特点，包括：类似发育不成熟的祖细胞，并且与成体细胞不同，生长不受限制。同时，很重要的一点，他们发现iPS细胞表面与肿瘤细胞非常相似，都有很多癌症特异性抗原， 并且这些iPS细胞表面的抗原具有很强的免疫原性，能够刺激身体免疫细胞识别这些“异物”。

研究人员认为，注射与受体基因匹配但不能复制的iPS细胞，可以很安全地将身体的免疫系统暴露于癌症特异性抗原，从而引起全身针对癌症特异性抗原的免疫应答。

通过iPS细胞的“演习”，身体里的免疫细胞可以一次性识别多种癌细胞“特征”，这样就可以及时发现并消灭癌细胞。这听起来，简直就是完美的“癌症疫苗”，那这些iPS细胞真的有这么“灵”吗？

iPS细胞与癌细胞的相似之处

iPS细胞与癌细胞的相似之处，并非生长不受限制这么简单。研究人员为此做了严密的比较。

首先，为了制造iPS细胞，研究人员从皮肤或血液等容易获取的来源收集细胞样品。然后用一组基因处理细胞，让这些细胞的发育时钟倒转，回到最初的多能状态，使它们几乎可以变成身体中任何组织的状态。

要验证这些细胞是不是多能的干细胞，一个关键的测试方法，就是看这些细胞注入动物后，是否会形成一种“肿瘤”——畸胎瘤。（畸胎瘤其实不是严格意义上的肿瘤，他是有胚胎发育期不成熟的细胞发育而来，通常含有许多不同的细胞类型，但是不能发育成一个成体胎儿。）

在再生医学中，我们利用这些iPS细胞，不是要它们在我们体内长成一个畸胎瘤，还需要特殊的一些蛋白质或制造相关的环境，以诱导这些细胞转化为特定的细胞，例如，将这些iPS细胞混合一些诱导因子，注射入胰腺，让这些细胞分化为胰岛细胞，分泌胰岛素，当然，这项技术目前也还不成熟，正在研究阶段。

刚才提到这些iPS细胞与癌细胞都有一个共同之处，就是不受生长限制，但是二者有个非常大的不同，就是“分化”，iPS细胞注射到动物身上会形成畸胎瘤，但是癌细胞虽然也类似这些发育不成熟的细胞，他们只是更加厉害，注射到动物身上，形成的就是肿瘤。

既然两种细胞注射动物形成的“肿瘤”都各不相同，那究竟二者有什么相关性呢？

研究者为了深入了解iPS细胞和癌细胞之间的相似程度，他们比较了两种细胞在小鼠和人类中的基因表达组情况，他们发现两种细胞的基因表达组有显著的相似性，两种细胞的表面有相同的抗原（Epitopes），而这些抗原，可以刺激免疫系统，训练免疫系统识别抗原，并且攻击携带这些抗原的细胞。

iPS细胞如何改造成为“癌症疫苗”？

为了验证这个理论，他们使用了4组小鼠，各组小鼠接受4种不同“疫苗”：

- PBS组：对照溶液（PBS），就是一个空白对照；

- iPSCs组基因匹配的iPS细胞，并且经过辐射照射，防止形成畸胎瘤（相当于将这些细胞“绝育”，让他们不能继续分化生长；）；

- CpG组：一种称为佐剂的免疫刺激剂（CpG）；

- C I组：佐剂 辐射照射后的iPS细胞（CpG iPSCs）；

每组的小鼠需要每周注射1次，持续4周。之后，研究人员将小鼠乳腺癌细胞移植到这些动物身上，以观察肿瘤在动物身上的生长情况。

在接种肿瘤细胞1周后，研究人员观察到所有小鼠的注射部位都长出乳腺癌肿瘤细胞。

但接下来就不一样了，到第4周，前3组的小鼠的肿瘤细胞生长依旧旺盛，而只有最后1组（C I组），接受过佐剂和辐照iPS细胞的小鼠中，10只小鼠中有7只小鼠身上的肿瘤明显缩小，其中还有2只小鼠身上的肿瘤完全消失，在肿瘤移植后存活超过1年以上。（见下图）

前3组小鼠体内肿瘤细胞继续增大，仅C I组小鼠肿瘤在第4周肿瘤消失

此后，研究人员又尝试接种黑色素瘤细胞和间皮瘤细胞到小鼠身上，也得到相似的结果。

为了验证这些小鼠确实因为注射iPS细胞获得了免疫能力，研究人员将接种过iPS细胞“疫苗”小鼠体内的免疫细胞（T细胞）提取出来，接种到其他小鼠身上，他们发现，这些小鼠虽然没有接种iPS细胞疫苗，仍然获得了抑制肿瘤细胞的能力。此外，他们还发现，这些接受了T细胞注射的小鼠，还可以防止没有辐照过的iPS细胞在自己身上长成畸胎瘤。这也说明，这些被激活的T细胞，能够同时识别乳腺癌细胞和iPS细胞（见下图）。

接受接种过“疫苗”的小鼠体内T细胞，仍能产生抗肿瘤和抗畸胎瘤活性

iPS细胞“癌症疫苗”的未来应用

研究人员认为，这种iPS细胞最强大的一点就是，能够同时让免疫细胞识别许多不同癌症的特异性抗原，一旦免疫系统被激活，就能够实时警惕和发现体内可能的癌细胞，真正起到“癌症疫苗”的作用。

研究人员接下来需要研究该方法在实验室环境中是否适用于人类癌症和免疫细胞。

如果成功，可以想象，在未来，人们可以定制一个自己的“癌症疫苗”，通过自己皮肤或血液细胞诱导出来的iPS细胞，通过辐射照射防止形成畸胎瘤并添加佐剂，做成“癌症疫苗”，就可以再接下来的数月甚至数年间防止癌症发生；或者，在肿瘤切除手术后，与放化疗一起，作为预防复发的手段；甚至针对晚期的肿瘤也可以使用，帮助身体免疫系统控制肿瘤生长。

当然，离这一步还有很长的路要走，甚至可能会失败，但是“癌症疫苗”预防和治疗癌症的梦想，却从未停止。

科学研究总是漫长而艰辛，今天你看到的这个“新闻”，说不定只是个“辣眼睛”的“假科普”。。。

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球球：又是斯坦福大学，又是一个癌症疫苗。。。只不过这次“疫苗”变成了细胞。显然，这个疫苗没有前些日子里那个注射1针就有效的疫苗厉害（这个要注射4次，而且仅缩小7/10的肿瘤，2个消失；另一个1次注射，87/90只小鼠身上肿瘤消失。）。

而且，有趣的一点是，这个多能干细胞疫苗里用的一个免疫刺激剂佐剂——CpG（一种寡核苷酸），这个居然是那个“一次性疫苗”里的其中一个成分！而且研究中发现单独注射iPS细胞并没有起到“疫苗”的作用，让人不禁怀疑这究竟是什么在起效。。。

不管怎么说，接下来只能是继续研究才能知道到底哪个更有效，说不定两个联合起来用更有效呢？

参考来源

1. Nigel G. Kooreman, Youngkyun Kim, Patricia E. de Almeida, Vittavat Termglinchan, Sebastian Diecke, Ning-Yi Shao, Tzu-Tang Wei, Hyoju Yi, Devaveena Dey, Raman Nelakanti, Thomas P. Brouwer, David T. Paik, Idit Sagiv-Barfi, Arnold Han, Paul H.A. Quax, Jaap F. Hamming, Ronald Levy, Mark M. Davis, Joseph C. Wu. Autologous iPSC-Based Vaccines Elicit Anti-tumor Responses In Vivo. Cell Stem Cell, 2018; DOI: 10.1016/j.stem.2018.01.016

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