科学家用人类细胞制造的“时间机器”逆转胰腺癌的进展

胰腺癌之所以如此致命，是因为它的隐蔽性和快速扩散。现在，一台“时间机器”已经展示了一种在癌症扩散到整个胰腺之前逆转癌症进程的方法。

　　

普渡大学机械工程学教授、普渡大学癌症研究中心项目负责人Bumsoo Han说:“这些发现为设计一种新的基因疗法或药物打开了可能性，因为现在我们可以将癌细胞转换回正常状态。”

Han的实验室制造的“时光机”是一种名为腺泡的胰腺结构的逼真复制品，腺泡产生并分泌消化酶进入小肠。胰腺癌倾向于由慢性炎症发展而来，这种炎症是由于基因突变导致消化酶消化胰腺本身而发生的。

如果有办法回到过去，重新编程产生这些酶的腺泡细胞，那么就有可能完全重置胰腺。

在过去的十年里，普渡大学生物科学系的名誉教授斯蒂芬·科涅茨尼(Stephen Konieczny)研究了一种可能的“重置按钮”:一种名为PTF1a的基因。

“PTF1a基因对正常胰腺发育绝对至关重要。如果你缺乏PTF1a基因，你就不能发育出胰腺。”“所以，我们的想法是，如果我们打开胰腺癌细胞中的PTF1a基因，会发生什么?”我们会逆转癌症的表型吗?事实上，这正是发生的事情。”

Konieczny与Han的实验室合作，将这些分子生物学研究的发现提升到一个新的水平，在一个真实的时间机器模型中测试它们。该研究发表在10月7日出版的《芯片上的实验室》(Lab on a Chip)杂志的封面上，该杂志由英国皇家化学学会(Royal Society of Chemistry)出版。

研究人员通常在动物模型上研究可能的胰腺癌治疗方法，但在动物身上胰腺癌可能需要几个月的时间。有一种方法可以在现实的微环境中研究癌症的发展和治疗概念，这将节省时间，并让研究人员对模型有更多的控制。

普渡大学研究人员开发的模型克服了准确捕捉腺泡解剖复杂性的主要挑战，腺泡是一个布满细胞的圆形腔体。

“从工程角度来看，创造这种三维空腔并非易事。所以，找到一种制造这种蛀洞的方法本身就是一种创新。”

Han的实验室已经有了建立另一种胰腺结构——导管——的真实模型的经验，肿瘤在腺泡中生长。研究人员利用这些知识，开发了一种新技术，通过两步“粘指法”来构建导管和腺泡。

它是这样工作的:这个模型是一个邮票大小的玻璃平台，在显微镜载玻片的顶部，有两个相互连接的腔室。将胶原蛋白溶液注入一个腔室，就会填满手指状的胰腺管，胰腺管会膨胀，然后扩张，在第二个腔室形成腺泡的腔结构。

将癌变的人体细胞放入腺泡室使模型更加真实。Konieczny的实验室改造了一种胰腺癌细胞系的PTF1a基因，在强力霉素(一种常用的抗生素化合物)存在的情况下启动。一旦该基因被激活，细胞就开始在Han的模型中构建其余的腺泡，这表明它们不再癌变，已经被重新编程了。

“在这个模型中，不仅癌细胞被重新编程，而且我们第一次能够显示腺泡的正常三维结构，它看起来与我们在健康胰腺中看到的结构非常相似，”Konieczny说。

Journal Reference:

1. Stephanie M. Venis, Hye-ran Moon, Yi Yang, Sagar M. Utturkar, Stephen F. Konieczny, Bumsoo Han. Engineering of a functional pancreatic acinus with reprogrammed cancer cells by induced PTF1a expression. Lab on a Chip, 2021; 21 (19): 3675 DOI: 10.1039/d1lc00350jeptember 30, 2021).