細(xì)胞的案例
細(xì)胞工程：免疫細(xì)胞趨化運動模式及分子機(jī)理
細(xì)胞利用跨膜蛋白質(zhì)“劃水”，跨膜蛋白質(zhì)橫跨細(xì)胞膜并突出細(xì)胞外，膜的“踏車運動”——細(xì)胞表面的向后運動——推動白細(xì)胞在固體或液體環(huán)境中遷移，無論有無黏附。通過結(jié)合肌動蛋白驅(qū)動的外部“踏車運動”和通過囊泡運輸?shù)募拥鞍捉Y(jié)合跨膜蛋白的內(nèi)部循環(huán)，細(xì)胞可以實現(xiàn)持續(xù)的劃水。
作者首先通過干涉顯微鏡觀察評估淋巴細(xì)胞在粘附和抗粘附涂層的基底上的運動情況，實驗顯示在沒有粘連的情況下，極化的淋巴細(xì)胞可以在二維表面上遷移。甚至發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在粘附表面和非粘附表面上存在相同的運動現(xiàn)象。這些觀察表明，白細(xì)胞在粘附和非粘附運動模式之間的過渡是快速的，兩種模式可能共享相同的機(jī)制。
圖1. 白細(xì)胞能夠在沒有黏附或摩擦的固體基質(zhì)上運動
盡管活躍的淋巴細(xì)胞在沒有粘附的表面附近遷移，但考慮到細(xì)胞和基質(zhì)之間的水動力耦合可能有利于靠近基質(zhì)的推進(jìn)。因此，作者進(jìn)行了細(xì)胞的懸浮液實驗，以測試在沒有水動力耦合到任何固體壁情況下的游泳是否依然存在。通過使用一個連接到高精度壓力控制器的微流體通道和高抗壓油管連接來減緩壓力驅(qū)動的流動。此外，使用添加ficoll的培養(yǎng)基減少細(xì)胞沉降，使其與細(xì)胞的平均密度相匹配。觀察結(jié)果表明白細(xì)胞可以在懸浮液體中主動游動。
圖2.淋巴細(xì)胞在自由懸液中游動
驗證了白細(xì)胞確實可以游動之后，接下來作者開始探究細(xì)胞游動的動力來源。肌動蛋白細(xì)胞骨架作為推動細(xì)胞爬行的分子引擎已被廣泛接受。效應(yīng)T淋巴細(xì)胞的特征是強極化狀態(tài)的肌動球蛋白收縮形成細(xì)胞后部(尾足)和肌動蛋白聚合形成的細(xì)胞前部(片足)。作者首先分別利用肌動球蛋白和肌動蛋白收縮抑制劑干擾細(xì)胞。肌動蛋白聚集性抑制對細(xì)胞游泳速度影響更為明顯。表明，前方肌動蛋白聚合起主導(dǎo)作用是淋巴細(xì)胞游動的主要引擎。
展開 將成熟細(xì)胞轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞的新方法
干細(xì)胞是身體中所有細(xì)胞的初始狀態(tài)，它們是所有身體器官和組織的基礎(chǔ)。
新加坡國立大學(xué)(NUS)力學(xué)生物學(xué)研究所(MBI)和意大利FIRC分子腫瘤學(xué)研究所(IFOM)的G.V. Shivashankar教授發(fā)現(xiàn)，成熟的細(xì)胞可以通過重編程手段恢復(fù)為可重新配置的干細(xì)胞狀態(tài)，而且不需要直接的基因修飾，具體方法是將細(xì)胞限制在特定的幾何空間中一段時間。該研究近日已發(fā)表在《PNAS》上。
Shivashankar教授說：“這項突破性的研究成果將為組織工程學(xué)和再生醫(yī)學(xué)開辟新一代的干細(xì)胞技術(shù)，這項技術(shù)將能克服基因修飾帶來的負(fù)面影響。”
回調(diào)細(xì)胞時鐘
自從科學(xué)家們首次證明成熟細(xì)胞可以在實驗室中重新編程成為能在體內(nèi)發(fā)育成任何細(xì)胞類型的多能干細(xì)胞以來，已有十多年了。在早期研究中，研究人員通過引入重置細(xì)胞基因組程序的外部因素來遺傳修飾成熟細(xì)胞，使其回到一種未分化的、非特定的狀態(tài)。這些誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）可以被編程成為不同的細(xì)胞類型，用于組織修復(fù)、藥物發(fā)現(xiàn)，甚至是培養(yǎng)用于移植的新器官。重要的是，這些細(xì)胞并不需要從胚胎身上獲取。
然而，一個重要的問題在于，任何從誘導(dǎo)多能干細(xì)胞發(fā)育而來的特化細(xì)胞在植入體內(nèi)之后都有形成腫瘤的趨勢。為理解這種情況發(fā)生的原因，研究人員將注意力轉(zhuǎn)向理解干細(xì)胞的分化和生長在身體中是如何被調(diào)節(jié)的，特別是，成熟細(xì)胞如何自發(fā)地還原成未成熟的類干細(xì)胞狀態(tài)，以及在發(fā)育和組織維護(hù)狀態(tài)中如何轉(zhuǎn)換為其他細(xì)胞類型。
Shivashankar教授的研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，成熟細(xì)胞可以在體外被重編程為多能干細(xì)胞，而且不需要基因修飾，只需要簡單地將成熟細(xì)胞限制在一個特定的空間內(nèi)生長。
重置成熟細(xì)胞
當(dāng)成纖維細(xì)胞（結(jié)締組織中的一種成熟細(xì)胞，比如肌腱和韌帶）被限制在一個矩形區(qū)域內(nèi)時，它們會快速地呈現(xiàn)出與基質(zhì)（細(xì)胞附著的表面或介質(zhì)）相同的形狀。
展開 中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會細(xì)胞工程與轉(zhuǎn)基因生物分會/陜西省細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會2018年年會在陜西師范大學(xué)成功召開
在學(xué)會第四屆理事會第一次會議上，邊惠潔理事長對新一屆理事會的工作進(jìn)行了部署，向積極參加科普活動的各單位頒發(fā)了“陜西省細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會科普活動優(yōu)秀獎”獎金和榮譽證書，并主持討論通過了成立學(xué)會第一個專業(yè)委員會的議題。崔洪勇副秘書長進(jìn)行了中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會2018年“諾貝爾獎解讀”活動的動員。
會議期間，中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會細(xì)胞工程與轉(zhuǎn)基因生物分會召開了第三屆委員會第三次會議。分會會長、空軍軍醫(yī)大學(xué)邊惠潔教授向委員們匯報了近年來分會的工作和取得的成績，傳達(dá)了中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會對分會工作的要求，向積極參加分會活動的各單位頒發(fā)了“科普活動優(yōu)秀獎”獎金和榮譽證書。分會秘書長孔令敏副教授傳達(dá)了中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會的科普工作精神和要求。
資料來源：中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會官網(wǎng)，11月5日
展開 細(xì)胞治療：免疫細(xì)胞治療中基因線路設(shè)計的新進(jìn)展
細(xì)胞是復(fù)雜的信息處理系統(tǒng)，可以感知不同的環(huán)境信號，執(zhí)行復(fù)雜的計算，并產(chǎn)生一系列廣泛的輸出，如基因表達(dá)，信號分子分泌，形態(tài)變化和細(xì)胞生長。許多細(xì)胞類型在不同環(huán)境中已經(jīng)進(jìn)化出生存和執(zhí)行各種任務(wù)的專門能力。尤其是腫瘤治療中最重要的人體免疫細(xì)胞。嵌合抗原受體(CAR) T細(xì)胞療法在血液腫瘤的成功證明了使用基因工程細(xì)胞作為治療劑的潛力，但依舊面臨許多挑戰(zhàn)。細(xì)胞免疫療法最關(guān)注的問題之一是由工程免疫細(xì)胞的過度活化和腫瘤外靶向引起的毒性（安全性與有效性）。而細(xì)胞療法可以通過設(shè)計復(fù)雜的基因線路，以提高其靶向特異性、安全性和有效性。
近期，波士頓大學(xué)的Ahmad S. Khali與Wilson W. Wong教授等人在cell system上發(fā)表了題為“Recent progress of gene circuit designs in immune cell therapies”的最新綜述，概述了針對臨床需求的細(xì)胞治療控制線路的設(shè)計考慮。通過對比一些最新控制電路開發(fā)中關(guān)鍵的設(shè)計特征，討論了未來細(xì)胞治療控制線路潛在的發(fā)展方向。
雖然目前有許多不同類型的基因回路，但它們可以大致分為兩類:細(xì)胞自主控制和外源控制（圖1）。細(xì)胞自主控制基因回路依賴于來自工程免疫細(xì)胞或自然環(huán)境的信號。相比之下，外源控制基因回路依賴于來自外部試劑的信號，如小分子、光或超聲波。這兩種方法各有優(yōu)劣，有不同的適用場景，自主控制的線路可以在沒有外源干預(yù)的情況下工作，但它是有不可預(yù)測性，這在臨床治療中是不能接受的，所以外源控制的線路仍然是十分重要的，它可以通過采用全身或是局部輸入，進(jìn)而達(dá)到控制免疫細(xì)胞的功能。
圖1.
展開 
華東理工大學(xué)劉潤輝教授課題組在促細(xì)胞粘附新材料領(lǐng)域獲得突破：設(shè)計和發(fā)現(xiàn)雙重機(jī)理的促細(xì)胞粘附β-氨基酸聚合物
圖1. β-氨基酸聚合物的合成及高通量篩選
通過共聚焦顯微鏡觀察到細(xì)胞粘附3小時后，DM50CO50表面的細(xì)胞鋪展情況與KRSR表面類似；24小時后，DM50CO50表面與RGD表面相當(dāng)，優(yōu)于KRSR表面。這提示了聚合物粘附的機(jī)理可能與RGD和KRSR多肽不同（圖2）。
圖2. 成骨細(xì)胞在聚合物表面上的粘附和增殖
因此作者運用RNA-seq深入全面的分析了成骨細(xì)胞在DM50CO50表面和RGD表面上粘附2天后的基因差異。GO富集分析和KEGG富集分析的結(jié)果指出，聚合物DM50CO50粘附成骨細(xì)胞的機(jī)理與細(xì)胞膜上的整合素結(jié)合及多糖結(jié)合的通路有關(guān)（圖3）。
圖3. 成骨細(xì)胞在聚合物表面上的粘附兩天后的RNA-seq分析
根據(jù)RNA-seq的分析結(jié)果，作者首先研究了成骨細(xì)胞在聚合物表面生長2天后，表面吸附的幾種常見細(xì)胞粘附蛋白的含量，發(fā)現(xiàn)聚合物表面的纖連蛋白和膠原蛋白含量較高，這與RNA-seq結(jié)果相互印證。同時，作者在有/無血清培養(yǎng)的環(huán)境下，用EDTA抑制劑阻斷了整合素-配體結(jié)合的細(xì)胞粘附通路。作者發(fā)現(xiàn)在有血清培養(yǎng)的情況下加入EDTA后，聚合物表面的細(xì)胞粘附鋪展面積減小但仍然能夠粘附，說明聚合物粘附細(xì)胞的機(jī)理中有一部分來自于與整合素的相互作用，這得益于血清環(huán)境下聚合物表面上吸附的細(xì)胞粘附蛋白。與此同時，在無血清環(huán)境下加入EDTA后，聚合物表面的細(xì)胞粘附效果變化不大，這進(jìn)一步說明聚合物粘附細(xì)胞的機(jī)理還包括除整合素以外的其他作用方式。進(jìn)一步地，作者在無血清培養(yǎng)的條件下用肝素酶和透明質(zhì)酸酶處理細(xì)胞表面，發(fā)現(xiàn)去除細(xì)胞膜表面上的多糖后，細(xì)胞粘附效果有所減弱（圖4）。
展開 東北大學(xué)《AFM》產(chǎn)氧冷凍凝膠可恢復(fù)缺氧腫瘤中 T 細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性！
圖
3
O
2
-cryogels 能夠控制和持續(xù)釋放氧氣，并且具有細(xì)胞相容性（體外）和生物相容性（體內(nèi)）。
圖4
通過
O
2
-cryogel 介導(dǎo)的氧合在黑色素瘤細(xì)胞中逆轉(zhuǎn)細(xì)胞缺氧。
圖5
O
2
-cryogels 恢復(fù) T 細(xì)胞介導(dǎo)的對缺氧腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性
。
圖6
腫瘤內(nèi)注射
O
2
-cryogels 作為輔佐劑的晚期荷瘤小鼠的抗腫瘤免疫反應(yīng)。
參考文獻(xiàn)
：
doi.org/10.1002/adfm.202102234
版權(quán)聲明：
「
高分子材料科學(xué)
」旨在分享學(xué)習(xí)交流高分子聚合物材料學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。編輯水平有限
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展開 優(yōu)化可降解聚合物-脂質(zhì)納米粒子用于mRNA有效系統(tǒng)遞送到肺內(nèi)皮細(xì)胞和肺免疫細(xì)胞
而治療性mRNA遞送仍然需要繞過諸多障礙，比如RNase介導(dǎo)的降解、進(jìn)入細(xì)胞以及內(nèi)體逃逸等。目前已經(jīng)開發(fā)出多種載體能夠?qū)⒑怂徇f送到靶細(xì)胞中，其中無毒納米粒子是一種重要的mRNA遞送載體，已經(jīng)在免疫療法、蛋白質(zhì)替代和基因編輯等方面得到應(yīng)用，但是主要的研究工作還相對單一地集中在對于肝臟部位的遞送。因此，要實現(xiàn)臨床上廣泛的RNA治療，就需要開發(fā)能夠有效且特異性地遞送mRNA到非肝臟器官的遞送載體。
【成果簡介】
近日，美國麻省理工學(xué)院Daniel G. Anderson教授利用可降解的聚（β-氨基酯）與聚（乙二醇）-脂質(zhì)綴合物配制成納米粒子，并通過實驗設(shè)計證實這種可降解聚合物-脂質(zhì)納米粒子能夠在聚合物的合成和納米粒子配制方面進(jìn)行優(yōu)化，從而實現(xiàn)mRNA遞送效率多個數(shù)量級的增加。此外，研究還表明mRNA可以被遞送到肺內(nèi)皮細(xì)胞和肺免疫細(xì)胞中，進(jìn)一步擴(kuò)展了這些納米粒子的潛在效用。該成果以題為"Optimization of a Degradable Polymer-Lipid Nanoparticle for Potent Systemic Delivery of mRNA to the Lung Endothelium and Immune Cells"發(fā)表在Nano Letters上。
【圖文簡介】
圖1 用于體內(nèi)mRNA遞送單體和配方示意圖
(a) 基于先前報道的用于PABE三元共聚物合成篩選的單體；
(b) 描述用于體內(nèi)mRNA遞送的配方篩選中的配方部分的示意圖。
展開 ：一種穩(wěn)定的具有抗污和調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化功能的植入體細(xì)胞膜涂層
近日，李建樹教授、羅珺副研究員團(tuán)隊利用具有合適生物功能的天然材料細(xì)胞膜，通過簡單方法賦予植入體表面更好的生物功能。具體通過將聚單寧酸作為橋梁，連接紅細(xì)胞膜和植入體表面，在植入體表面形成一層穩(wěn)定的、具有良好的抗污及調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化的紅細(xì)胞膜涂層。該方法可用于不同材料及不規(guī)則三維物體表面。
圖1. (A)材料制備流程圖及(B)應(yīng)用于不同材料表面和(C)三維不規(guī)則表面的染色紅細(xì)胞膜涂層圖。
圖2. (A)水接觸角；(B)抗蛋白黏附性能熒光強度半定量；(C)抗蛋白黏附熒光圖；(D)抗細(xì)菌黏附SEM圖。
圖3. (A) CD47熒光圖及熒光強度半定量；(B) 巨噬細(xì)胞形態(tài)熒光圖；(C) 巨噬細(xì)胞鋪展面積；(D) 巨噬細(xì)胞伸長比；(E-H) CD206，CD86，IL-10和TNF-α基因表達(dá)。
該涂層可有效抑制模型蛋白以及細(xì)菌在植入體表面黏附，并促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型極化，表現(xiàn)出良好的抗炎效果，并展現(xiàn)出良好的生物相容性和穩(wěn)定性。該方法為植入體表面改性提供一種新思路。
目前上述工作以題為A stable cell-membrane-based coating with antibiofouling and macrophage immunoregulatory properties for implants at the macroscopic level發(fā)表在《Chemistry of Materials》上，論文第一作者為四川大學(xué)高分子學(xué)院碩士研究生董知韻，通訊作者為四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院李建樹教授和羅珺副研究員。
展開 人類胚胎干細(xì)胞也能3D打印了
人類胚胎干細(xì)胞也能3D打印了
日前，來自蘇格蘭的研究人員利用一種全新的3D打印技術(shù)，首次用人類胚胎干細(xì)胞進(jìn)行了3D打印，研究的相關(guān)論文已于今日發(fā)表在《生物制造》（Biofabrication）上。人類胚胎干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域受到了非常多的關(guān)注，這些由早期胚胎發(fā)展而來的干細(xì)胞擁有著分化成人體各種細(xì)胞的能力，如何無損并可控地讓胚胎干細(xì)胞形成人們所需的三維結(jié)構(gòu)，一直是業(yè)界難題。而這項突破解決了這一問題，讓人們能夠利用人類胚胎干細(xì)胞準(zhǔn)確構(gòu)建三維組織和結(jié)構(gòu)，從而大大加速和改善藥物檢測工藝的發(fā)展。
近年來，人們在生物制造領(lǐng)域已經(jīng)取得了許多重要進(jìn)展，利用人造的固體細(xì)胞和結(jié)構(gòu)制造出了大量三維組織和器官，但是，在大多數(shù)相關(guān)實驗中，人們利用的仍是動物細(xì)胞。
該項研究的主要人員，蘇格蘭赫瑞瓦特大學(xué)的Will Wenmiao Shu博士說：“就我們所知，這是歷史上首次用人類胚胎干細(xì)胞進(jìn)行‘打印’，由胚胎干細(xì)胞制造出的三維結(jié)構(gòu)可以讓我們創(chuàng)造出更準(zhǔn)確的人體組織模型，這對于試管藥物研發(fā)和毒性檢測都有著重要意義。因為我們制造的大多數(shù)藥物都是作用于人的，所以用人體組織去進(jìn)行測試也是理所應(yīng)當(dāng)?shù)摹！?從更長遠(yuǎn)的角度看，這種新的打印技術(shù)同樣可以為人類胚胎干細(xì)胞制作人造器官鋪平道路，這將為千千萬萬的患者帶去福音。
考慮到人類胚胎干細(xì)胞的敏感性，在本次研究中，赫瑞瓦特大學(xué)的研究者們與干細(xì)胞科技公司Roslin Cellab合作，使用了一種專門定制的“氣動打印技術(shù)”。在實驗過程中，胚胎干細(xì)胞和培養(yǎng)液將會被先存放在打印機(jī)中的兩個獨立容器里，然后規(guī)則地擺放在培養(yǎng)皿上，形成一個個球狀細(xì)胞團(tuán)。根據(jù)需要，每個細(xì)胞團(tuán)可由5到140個分離的細(xì)胞組成，其直徑在0.25到0.60毫米之間。
本項研究使用的3D打印機(jī)。
展開 耶魯大學(xué)樊榮教授：做單細(xì)胞測序技術(shù)臨床轉(zhuǎn)化的拓荒者
隨之而來的問題是，如何通過進(jìn)一步的細(xì)胞分型，使患者獲益率更高、承受的副作用更小？在細(xì)胞分型、基因表達(dá)中有著廣泛應(yīng)用的單細(xì)胞測序技術(shù)為解決這一問題提供了選擇。那么，單細(xì)胞測序技術(shù)在CAR-T療法中的應(yīng)用現(xiàn)狀怎樣？國內(nèi)外該研究領(lǐng)域發(fā)展到何種程度？兩種技術(shù)的結(jié)合在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域又有著怎樣的應(yīng)用前景？為此，測序中國專訪了耶魯大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系終身教授樊榮。樊榮教授是利用單細(xì)胞分析解析CAR-T細(xì)胞活性的專家，采訪中，樊榮教授帶我們重走了單細(xì)胞測序與CAR-T療法的強強聯(lián)合之路。
單細(xì)胞測序助攻CAR-T療法
2017年12月，《科學(xué)家》雜志（The Scientist）評選出了2017年度的十大醫(yī)療技術(shù)發(fā)明，其中位列榜首的是IsoPlexis公司的IsoCode芯片和IsoLight平臺。一個星期之后，F(xiàn)ierceBiotech也授予其“2017年技術(shù)創(chuàng)新獎”。這套系統(tǒng)能夠同時捕獲成千上萬個單細(xì)胞的完整生物分子和功能信息，包括動態(tài)監(jiān)測免疫T細(xì)胞以及分析患者個體的整體免疫功能特征，能夠更好地分析癌癥患者對免疫療法的治療反應(yīng)，提早預(yù)測包括細(xì)胞免疫療法在內(nèi)的抗癌免疫療效。憑借這項獨一無二的技術(shù)，IsoPlexis在2017年獲得了B輪1350萬美元融資。
樊榮教授，正是這項技術(shù)的發(fā)明者，同時他也是IsoPlexis的聯(lián)合創(chuàng)始人。
早在單細(xì)胞測序和免疫治療遠(yuǎn)不似如今紅火時，樊榮教授便投身于此。2006年，在加州大學(xué)伯克利分校取得化學(xué)博士學(xué)位后，他來到加州理工學(xué)院進(jìn)行博士后的深造。在與眾多合作者的交流探討中，他得知，腫瘤異質(zhì)性正是該領(lǐng)域科研成果在臨床診療應(yīng)用轉(zhuǎn)化中的一大阻礙。為了深入探究腫瘤細(xì)胞與微環(huán)境、免疫細(xì)胞之間交流的模式，樊榮教授全身新投入到研發(fā)新的單細(xì)胞分析技術(shù)中。“通過單細(xì)胞水平的檢測，預(yù)測腫瘤的發(fā)展趨勢，我們就有機(jī)會從整體水平上為患者制定更好的治療方案。”
展開 癌癥治療新思路：靶向休眠腫瘤細(xì)胞
編譯自Heidi Ledford
癌癥研究人員瞄準(zhǔn)“播種”腫瘤的休眠細(xì)胞（dormant cell）
前列腺癌（綠色）是可在身體其他部位“散播”細(xì)胞的幾種癌癥之一。
幾十年來,藥物設(shè)計針對的是如何殺傷快速分裂的腫瘤細(xì)胞,但許多癌癥研究人員開始轉(zhuǎn)變觀念：靶向那些分布在體內(nèi)但卻“沉默”的腫瘤細(xì)胞,將這些細(xì)胞在形成腫瘤前“扼殺”。
這些細(xì)胞引起的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致了約90％的癌癥死亡。很多人在表面上看起來初始治療十分成功，并且看到了治愈的希望，然而正是這些細(xì)胞成為了令他們近乎絕望的癌癥復(fù)發(fā)的根源。靶向增殖性腫瘤細(xì)胞的治療往往會錯過這些沉默細(xì)胞，因為它們沒有活躍地分裂。
休眠的癌細(xì)胞非常稀少，并且很難從身體的數(shù)萬億個正常細(xì)胞中篩選出來。 多年來，科學(xué)家們?nèi)狈ρ芯克鼈兊墓ぞ撸~約市西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院的癌癥研究人員Julio Aguirre-Ghiso說。 但這正在改變。
從6月19日至22日，研究人員聚集在加拿大蒙特利爾，Aguirre-Ghiso說這是第一次致力于這些“睡眠癌細(xì)胞”的會議。他說： “人們認(rèn)識到這是一個重要的臨床需求。”
在特定的癌癥患者中這種需求尤其急迫，如乳腺癌，前列腺癌和胰腺癌等，這些癌癥的復(fù)發(fā)率很高，有時在治療后多年復(fù)發(fā)。勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory,LBNL)的癌癥研究人員Mina Bissell說：“手術(shù)切除腫瘤，放療，做了各種治療。但癌癥早晚會轉(zhuǎn)移，你對自己說：'這些東西從哪里來？'”
追蹤沉默細(xì)胞（silent cell）
越來越多的證據(jù)表明，休眠細(xì)胞在其發(fā)育早期脫離母體腫瘤，并通過血管進(jìn)入體內(nèi)的新部位。 但是，在進(jìn)入其他組織或器官之后，這些細(xì)胞將進(jìn)入睡眠狀態(tài)，并且一直處于休眠狀態(tài)，直到某種目前尚不清楚的觸發(fā)機(jī)制喚醒它們。直到這時他們才開始分裂并形成新的腫瘤。
展開 
MIT初創(chuàng)公司開發(fā)新型T細(xì)胞療法 用以抵御實體瘤
近年來T細(xì)胞療法已成為癌癥治療的新熱點，并在治療白血病和淋巴癌方面獲得了令人激動的成功。諾華（Novartis）的Kymriah和吉利德（Gilead）的Yescarta都已在美國和歐盟獲批上市，但目前的T細(xì)胞療法被證明難以應(yīng)用于像乳腺癌和肺癌這樣的實體腫瘤。近日，位于美國波士頓的Torque公司，一家來自于MIT（麻省理工學(xué)院）的初創(chuàng)公司，設(shè)計了一種新穎的方法去增強免疫反應(yīng)，進(jìn)而抵御實體瘤。
T細(xì)胞是在體內(nèi)循環(huán)的特異性免疫細(xì)胞，可以識別并殺死包括癌細(xì)胞在內(nèi)的異常細(xì)胞，而T細(xì)胞療法的關(guān)鍵在于獲得大量的可以識別癌癥細(xì)胞的T細(xì)胞。目前主要使用過繼性T細(xì)胞療法（ACT），分為兩類，一是從癌癥組織分離出可以識別癌癥細(xì)胞的T細(xì)胞，二是從患者血液中分離T細(xì)胞，在體外用癌癥抗原誘導(dǎo)T細(xì)胞識別癌癥抗原，或是進(jìn)行基因編輯靶向一種表達(dá)腫瘤細(xì)胞表面的蛋白。兩者都需經(jīng)過體外增殖，最后輸回患者體內(nèi)。
目前的T細(xì)胞療法用于實體腫瘤時，往往無法引發(fā)足夠強的免疫反應(yīng)；而如果同時使用細(xì)胞因子增強免疫反應(yīng)，因為所有的T細(xì)胞都會得到刺激，所以會產(chǎn)生嚴(yán)重的炎癥等副作用。
為了克服這些局限性，輔助ACT治療實體腫瘤，MIT生物工程和材料科學(xué)與工程教授，Torque公司聯(lián)合創(chuàng)始人，Darrell Irvine博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊為T細(xì)胞設(shè)計了一種全新納米膠體，可以負(fù)載100倍的藥量。該納米膠體“藥物背包”一種蛋白質(zhì)納米膠體顆粒，由交聯(lián)分子和細(xì)胞因子IL-15組成。“藥物背包”通過交聯(lián)分子連接在從腫瘤部位提取的T細(xì)胞表面。當(dāng)T細(xì)胞識別并與靶細(xì)胞（癌細(xì)胞）抗原相互作用時，引發(fā)T細(xì)胞表面的還原電位升高，導(dǎo)致交聯(lián)分子被降解，從而使細(xì)胞因子IL-15得以釋放去增強免疫反應(yīng)。這一結(jié)果于近期發(fā)表在《Nature Biotechnology》》雜志上。
展開 運動能對全身產(chǎn)生重大影響：MIT/哈佛團(tuán)隊繪制“運動減肥”的基因和細(xì)胞通路
為了探索這個復(fù)雜的問題，Manolis Kellis 團(tuán)隊決定對小鼠骨骼肌、內(nèi)臟白色脂肪組織（vWAT）和皮下白色脂肪組織（scWAT）進(jìn)行單細(xì)胞 RNA 測序。vWAT 聚集在內(nèi)臟器官周圍，主要儲存脂肪；scWAT 存在于皮膚下，主要負(fù)責(zé)燃燒脂肪。這些組織來自四個不同實驗組的小鼠。兩組小鼠被分別喂食正常飲食和高脂肪飲食。三周后，兩組動物又被進(jìn)一步分為久坐組和運動組。
研究人員在所有三種組織中發(fā)現(xiàn)了1386個組織水平差異表達(dá)基因。基因本體論途徑富集和蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用分析揭示了干預(yù)措施和組織之間共同和獨特的生物學(xué)過程。
他們還生成了一個包含204883個細(xì)胞的單細(xì)胞圖譜，用于研究肥胖-運動相互作用。通過分析這些小鼠的組織，研究人員可以全面地對53種不同細(xì)胞類型中被運動激活或抑制的基因進(jìn)行分類。
他們觀察到在所有三種類型的組織中，間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）似乎控制了他們觀察到的許多飲食和運動誘導(dǎo)的影響。間充質(zhì)干細(xì)胞是一種可以分化為其他類型細(xì)胞的干細(xì)胞，包括脂肪細(xì)胞和成纖維細(xì)胞。研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在脂肪組織中，高脂肪飲食調(diào)節(jié)了間充質(zhì)干細(xì)胞分化為脂肪儲存細(xì)胞，而運動則逆轉(zhuǎn)了這種作用。
除了促進(jìn)脂肪儲存，研究人員發(fā)現(xiàn)高脂肪飲食還刺激間充質(zhì)干細(xì)胞分泌重塑細(xì)胞外基質(zhì)的因子。細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）是一種蛋白質(zhì)和其他分子組成的網(wǎng)絡(luò)，包圍并支持體內(nèi)的細(xì)胞和組織。ECM的重塑有助于為擴(kuò)大的脂肪存儲細(xì)胞提供結(jié)構(gòu)，同時還創(chuàng)造了一個更具炎癥性的環(huán)境。
Manolis Kellis 表示，隨著脂肪細(xì)胞的脂質(zhì)超載，壓力會非常大，這會進(jìn)一步導(dǎo)致低度炎癥。這種炎癥是全身性的并且可以長期存在。這也是導(dǎo)致肥胖的許多不利影響因素之一。
他們還發(fā)現(xiàn)，高脂肪飲食和運動對控制晝夜節(jié)律的細(xì)胞通路具有相反的影響。
展開 ：開發(fā)“細(xì)胞倉庫”，助力CAR-T治療實體腫瘤
基于這個思路，研究人員設(shè)計了一種基于“細(xì)胞倉庫”的細(xì)胞局部緩控釋技術(shù)，將兩種不同類型的細(xì)胞（CAR-T細(xì)胞和抗PD-L1抗體修飾的血小板）和包載IL-15細(xì)胞因子的納米顆粒同時裝載進(jìn)一個生物相容性較好的可植入水凝膠中，通過水凝膠的緩釋能力實現(xiàn)CAR-T細(xì)胞的可控釋放，避免快速釋放導(dǎo)致的CAR-T細(xì)胞大量失活，并通過IL-15的作用維持CAR-T細(xì)胞活性。同時在術(shù)后的炎癥環(huán)境中，表面修飾了PD-L1抗體的血小板能夠被激活并釋放抗PD-L1的抗體，阻斷免疫檢查點抑制通路，增強CAR-T細(xì)胞的殺傷能力，可更有效地抑制術(shù)后的癌癥復(fù)發(fā)。研究人員將該載細(xì)胞凝膠稱為“細(xì)胞倉庫”，用作細(xì)胞的局部緩控釋。這是繼2018年的“聯(lián)合細(xì)胞藥物遞送”治療急性髓系白血病之后，顧臻團(tuán)隊再次將細(xì)胞聯(lián)合策略用于腫瘤免疫治療。
細(xì)胞協(xié)同，抑制術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)
在小鼠實驗中，這種細(xì)胞遞送技術(shù)的抗術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)得到了驗證。研究人員先在皮下建立了人黑色素腫瘤模型，等到腫瘤長到一定大小后再進(jìn)行手術(shù)切除，模擬臨床腫瘤的手術(shù)治療。隨后，在腫瘤切除部位植入了裝載兩種細(xì)胞的水凝膠，觀察這種細(xì)胞遞送策略的治療效果。此外，研究人員設(shè)計了不同的對照治療組，包括生理鹽水、直接注射CAR-T細(xì)胞和抗PD-L1抗體-血小板、以及裝載一種細(xì)胞的水凝膠。
“細(xì)胞倉庫”遞送系統(tǒng)。CAR-T細(xì)胞（黃色）和抗PD-L1抗體連接的血小板（紫紅色）裝載在高生物相容性的透明質(zhì)酸水凝膠（藍(lán)色）中（圖片來源：研究作者提供）。
在治療3周后，小鼠體內(nèi)術(shù)后復(fù)發(fā)癌癥病灶受到顯著抑制。而在多個對照組實驗中，腫瘤都無法得到有效抑制，出現(xiàn)復(fù)發(fā)現(xiàn)象。
展開 如何監(jiān)測低氧環(huán)境對細(xì)胞培養(yǎng)基內(nèi)氧濃度的影響
細(xì)胞培養(yǎng)(cell culture)在生物學(xué)中的正規(guī)名詞為細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，是指在體外模擬體內(nèi)環(huán)境(無菌、適宜溫度、酸堿度和一定營養(yǎng)條件等)，使之生存、生長、繁殖并維持主要結(jié)構(gòu)和功能的一種方法。現(xiàn)有的細(xì)胞的體外培養(yǎng)需要理想的氣體環(huán)境，氧氣、二氧化碳都是細(xì)胞生存的必要條件之一。下面工采網(wǎng)小編向大家介紹一下如何監(jiān)測低氧環(huán)境對細(xì)胞培養(yǎng)基內(nèi)氧濃度的影響。
在沒有氧氣的情況下,無法進(jìn)行發(fā)酵和細(xì)胞培養(yǎng)，因而氧作為能量產(chǎn)生和細(xì)胞代謝的重要產(chǎn)物,對地球上的大多數(shù)生物而言都具有十分重要的作用。研究顯示,環(huán)境中特定氧含量的維持,對細(xì)胞多種生命現(xiàn)象均具有非常重要的意義。只有在氧氣的消耗和供給之間達(dá)到良好的平衡時,才能確保細(xì)胞培養(yǎng)擁有最佳條件。
在科研領(lǐng)域，眾多學(xué)者利用體外細(xì)胞培養(yǎng)模型,研究不同氧環(huán)境對細(xì)胞存活、增殖及分化的影響,包括多種干細(xì)胞的增殖和分化、癌細(xì)胞的侵襲和擴(kuò)增,以及滋養(yǎng)層細(xì)胞的發(fā)生等。在以上細(xì)胞培養(yǎng)模型中,培養(yǎng)基是細(xì)胞直接暴露和接觸的外環(huán)境,培養(yǎng)基中的氧濃度是細(xì)胞實際接觸到的氧環(huán)境。但是,在不同氧濃度培養(yǎng)條件下,細(xì)胞培養(yǎng)基中的實際氧濃度及其變化情況尚沒受到研究者的關(guān)注。
培養(yǎng)基中的氧含量可以隨著外界氧環(huán)境的變化而改變，具體情況如下低氧環(huán)境下24孔板和35 mm皿中的氧含量要比25cm2培養(yǎng)瓶穩(wěn)定;常氧環(huán)境下?lián)Q液使得培養(yǎng)基內(nèi)的氧含量明顯升高,而在低氧環(huán)境下?lián)Q液則對培養(yǎng)基內(nèi)的氧含量無明顯影響。由上可得知在不同氧濃度下的細(xì)胞培養(yǎng)模型研究中,嚴(yán)格控制外界環(huán)境中的氧濃度,選用合適的細(xì)胞培養(yǎng)容器,并且在換液過程中盡量避免或減少培養(yǎng)基與常氧環(huán)境的接觸,是維持培養(yǎng)基內(nèi)氧含量穩(wěn)定的重要因紊。
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