癌症和心血管疾病是现代社会的两大杀手。如果有办法限制癌细胞的转移,防止血管栓塞,会给我们的健康带来很大的好处。近日,哈佛大学Wyss研究所的科学家生产了一种假血小板,在动物实验中表现出抑制血栓形成和减少肿瘤转移两种作用。这项研究成果登上了最新的在线《科学》子出版物《Science Translational Medicine》的封面。
如果你想知道为什么“假”血小板如此优秀,那么我们首先要了解正常血小板的特性。血液中的血小板具有凝血功能。通常,当血管受损时,会发生一个称为“激活”的变化过程。在刺激(如血管暴露的纤维蛋白)的作用下,血小板粘附聚集形成凝块止血,促进伤口愈合。然而,活化血小板的聚集会导致血管中危险的血栓形成。
生物工程科学家想出了一种转化血小板的方法。取出正常的血小板后,它们去除了脂质的外膜和其中包含的物质,并将大部分粘附蛋白保留在表面。这些假血小板可以与其他细胞结合,但不会被激活,因此不会聚集成凝块。
将假血小板按一定比例加入正常血液后,在模拟血管环境的芯片上可以看到,当刺激血小板凝固的化学物质出现时,假血小板不会自行聚集,可以防止血液中的真血小板粘附在血管壁上。这项研究的第一作者安妮-劳雷帕帕博士用了一个巧妙的比喻来解释:“这些假血小板就像溜冰者在溜冰场上沿着墙壁飞驰,阻止其他溜冰者接近墙壁,这限制了它们的减速和附着。”
动物实验也证实了假血小板的抗凝作用。家兔血液中血小板的数量和大小与人类接近,是检测血栓形成的良好模型。将假血小板按一定比例注入家兔静脉,可显著抑制血栓的形成。
假血小板抗血栓法还有一个特殊的优点,即快速可逆性。已经有很多抗血小板聚集的药物,比如经典的阿司匹林。虽然这些药物可以减少危险的血栓,但当效果需要逆转时,例如患者需要手术时,必须避免无法控制的出血,患者往往要提前一周停药,在此期间存在血栓的风险。但为了逆转假血小板的作用,只要通过常规静脉注射给患者添加正常的新鲜血小板,就能迅速恢复凝血。
除了抗血栓,为什么说这种假血小板也能抑制癌症的发展?事实上,血小板不仅相互粘附,粘附在血管壁上,还与进入循环系统的肿瘤细胞结合,以“保护”其远端转移。
当研究人员将假血小板与人类乳腺癌细胞混合时,它们可以像正常血小板一样与这些癌细胞结合,因为它们的表面仍然有受体。然而有趣的是,假血小板并不会帮助癌细胞附着在血管壁上而外渗转移,反而还会阻止正常血小板这样做。
这一结果不仅可以在模拟人体血管的芯片上观察到,而且可以在小鼠实验中得到初步验证。研究人员将血小板和乳腺癌细胞的混合物注射到裸鼠体内。随着假血小板比例的增加,癌细胞在小鼠体内形成的转移瘤明显越来越小。假血小板抗血栓法还有一个特殊的优点,即快速可逆性。已经有很多抗血小板聚集的药物,比如经典的阿司匹林。虽然这些药物可以减少危险的血栓,但当效果需要逆转时,例如患者需要手术时,必须避免无法控制的出血,患者往往要提前一周停药,在此期间存在血栓的风险。但为了逆转假血小板的作用,只要通过常规静脉注射给患者添加正常的新鲜血小板,就能迅速恢复凝血。
除了抗血栓,为什么说这种假血小板也能抑制癌症的发展?事实上,血小板不仅相互粘附,粘附在血管壁上,还与进入循环系统的肿瘤细胞结合,以“保护”其远端转移。
当研究人员将假血小板与人类乳腺癌细胞混合时,它们可以像正常血小板一样与这些癌细胞结合,因为它们的表面仍然有受体。然而有趣的是,假血小板并不会帮助癌细胞附着在血管壁上而外渗转移,反而还会阻止正常血小板这样做。
这一结果不仅可以在模拟人体血管的芯片上观察到,而且可以在小鼠实验中得到初步验证。研究人员将血小板和乳腺癌细胞的混合物注射到裸鼠体内。随着假血小板比例的增加,癌细胞在小鼠体内形成的转移瘤明显越来越小。
展望未来,如果有可能在人体内测试这种方法,也许有可能通过某一天注射假血小板来阻止原来的肿瘤扩散,或者阻止肿瘤切除时循环系统中捕获的鱼在身体其他部位形成新的肿瘤。因为患者自身的血小板可以用来制造假血小板,所以使用这种细胞疗法也有可能避免危险的免疫反应。
帕帕教授现在在乔治华盛顿大学独立工作,她说,她和她的同事正在继续探索这项技术,以改善血流中假血小板的维持时间。他们仍在探索假血小板的更大潜力,也许它们可以转化为药物输送载体来治疗肿瘤。
这项研究的领导者、怀斯研究所的创始人唐纳德英格博教授评论说:“一些看似无关的疾病往往有相同的促成因素,有时是炎症和压力,但这次我们发现了活化的血小板。针对这些关键因素,我们可以同时开发针对各种疾病的新疗法。”
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