由人类细胞组成的“时间机器 ”：可用来逆转胰腺癌发展进程

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

Han的实验室建造的时间机器是一个被称为腺泡(acinus)的胰腺结构的逼真再现，该结构会产生并分泌消化酶到小肠。胰腺癌往往是由慢性炎症发展而来，这种炎症发生在突变导致这些消化酶消化了胰腺本身的时候。

如果有一种方法可以回到过去，对产生这些酶的癌性尖顶细胞进行重新编程，那么就有可能完全重置胰腺。

“时间机器”实验

在过去的十年里，普渡大学生物科学系的名誉教授Stephen Konieczny研究了一个潜在的重置按钮：一个叫做PTF1a的基因。

“PTF1a基因对于正常的胰腺发育是绝对关键的。如果你缺乏PTF1a基因你就不会发育出胰腺，”Konieczny说道，“因此，我们的整个想法是，如果我们把PTF1a基因在胰腺癌细胞中重新打开，会发生什么？我们会恢复癌症的表型吗？事实上，这正是所发生的事情。”

Konieczny跟Han的实验室合作将分子生物学研究中的这些发现提升到了一个新的水平，在一个现实的腺泡模型--时间机器中进行测试。

研究人员通常会在动物模型中研究可能的胰腺癌治疗方法，但胰腺癌在动物体内发展可能需要几个月的时间。如果有一种方法可以在一个同样真实的微环境中研究癌症的发展和治疗概念，那么无疑将节省大量时间并让研究人员对模型拥有更多的控制权。

普渡大学的研究人员开发的模型则克服了一个重大的挑战，即能准确地捕捉到腺泡的解剖学复杂性，这是一个内有细胞的圆形空腔。

“从工程的角度来看，创建这种三维空腔并不简单。因此找出一种方法来构建这种腔体，本身就是一种创新，”Han指出。

Han的实验室已经有了建立另一个胰腺结构的现实模型--导管的经验，癌症在从总管中出现后在这里生长。研究人员通过利用这些知识开发出了一种新技术，进而可以在一个两步的“粘性指法”过程中同时建立起导管和总管。

以下是它的工作原理：该模型是一个位于显微镜载玻片上的邮票大小的玻璃平台，有两个相互连接的腔室。通过将胶原蛋白溶液装入一个腔室填补胰腺导管的手指状形状，此时，胰腺导管隆起并发生膨胀，进而在第二个腔室中创造出空腔结构的腺泡。

将癌变的人体细胞丢入尖锐湿疣室使得该模型能够更加逼真。Konieczny的实验室设计了一个胰腺癌细胞系的PTF1a基因，这使其在强力霉素（一种常用于抗生素的化合物）的存在下打开。在该基因被激活后，这些细胞就开始构建Han模型中的其余穴位，这表明它们不再是癌症，而是被重新编程了。

Konieczny指出：“在这个模型中，不仅癌细胞被重新编程，并且这是我们第一次能够显示腺泡的正常三维结构，它看起来跟我们在健康胰腺中看到的相同结构非常相似。”

Han的实验室目前正在进行实验以探索基于这些发现的可能的基因疗法。