生物细胞治疗技术范文
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篇1
随着现代生物医学的日趋成熟,对于肿瘤采用生物治疗方法成为在手术、放射治疗以及化疗之后的新一代方法。肿瘤生物治疗指的是通过对患者进行机体的调节,使其发挥自身的生物反应起到抗肿瘤作用的新疗法,其中包括细胞因子治疗、小分子化合物治疗、单克隆抗体治疗和基因药物治疗等方法[1]。根据生物治疗的作用机制又可以划分为主动细胞免疫治疗和被动细胞免疫治疗,主动细胞面治疗指的是通过对患者进行回输在其体内激起抗肿瘤活性的对抗细胞,被动细胞免疫治疗具体指的是对患者进行回输使其具备内在抗肿瘤活性的细胞。1 资料与方法
1.1 一般资料 本组资料共有50例,患者年龄在40岁到80岁之间,其中患有肺癌的患者有22例,直肠癌13例,胃癌患者有10例,患有乳腺癌的有4例,肾癌的患者有1例;50例患者均采用生物治疗,护理人员在患者进行自身免疫细胞回输之后的24小时之内对其密切观察,每4小时对患者进行体温检测,且同时与患者交流沟通,掌握患者的情绪变化。
1.2 方法 大部分患者对于肿瘤生物治疗的相关信息不甚了解,大多数都是通过医护人员进行解释从而选择此方法治疗,患者在第一次采集外周血单个核细胞的时候心理极度紧张,对于这类情况,护理人员应该在进行采集之前详细向患者讲解治疗的具体操作步骤,使患者对于此类治疗方法有一个初步的掌握,让患者和已经通过生物治疗的患者进行交流,这样做能够使患者较易理解[2]。针对在进行免疫细胞回输时患者对护理人员的一些发问,护理人员应耐心详细地解答,依照不同患者的病情程度及接受信息的能力给予适当的信息提供,尽量运用一些比较容易理解的语言使患者可以准确掌握对此类治疗方法需注意的事项和将会出现的问题,护理人员应该帮助患者分析次类治疗方法的益处,降低患者的犹豫心理和对治疗疾病的倦怠心理,增强患者对治愈的信心,使其可以充分配合医护人员的治疗及日常护理工作。2 结 果
50例患者在进行肿瘤生物治疗中出现发热现象的有18例,占总比例的36%,针对这类患者护理人员要及时有效地做好护理工作,使患者感觉到舒适,进而来增强患者的日常生活水平。在进行治疗前护理人员做好患者的心理护理,让患者充分了解治疗过程和将会出现的不良症状,这将对患者心理负担的降低起到绝对作用。3 讨 论
至今为止,肿瘤生物治疗的安全性和有效性已经获得医学者们的极大认可,但是在临床应用上仍需注意以下几点:首先对回输细胞的鉴定和安全性检测是不容忽视的,细胞鉴定主要包括细胞存活率、细胞数量和表型特征,对于回输的细胞存活率树突状细胞(DC)要绝对大于85%,自身免疫细胞(CIK)要大于95%;在细胞数目上每次进行回输的树突状细胞要大于107,自身免疫细胞数目要大于109[3];对于治疗后患者应进行随访,在肿瘤生物治疗后患者需要一定时间来重新建立免疫应答,一般在几个月甚至是几年之后才能表现出治疗效果。随访时间在患者治疗后每3个月进行一次,其内容大致包括肿瘤标志物的水平、影像检查和效果评估,用此方法来判断生物治疗的效果。肿瘤生物治疗的不良反应较少,但是仍有少数患者会出现发热现象,如果发现患者体温达到38.5℃以上,应及时给予退热治疗。
综上所述,随着现代生物医学的日趋成熟,生物方法治疗肿瘤成为在手术、放射治疗以及化疗之后的新一代方法,是一种值得推广应用的治疗方式,能够为众多肿瘤患者带来远大于其他治疗方式的利益。
参考文献
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篇2
【关键词】肿瘤;质子治疗;相对生物效应
Robert Wilson在1946年提出了用质子和治疗癌肿的思想[1]。此后Tobias在Berkeley的实验工作证实了Wilson的预言[2]。从20世纪50年代开始研究到现在为止,世界上已经设立有质子治疗装置30多台,治疗患者35000多人,取得了很好的治疗效果。最近几年世界上又有20多个单位提出建立质子治疗装置。2002年, 我国已开始引进装置(北京、山东),已加入了质子治疗的国际行列。从已有的治疗效果中,质子治癌作为放射治疗中的高技术,与其它放疗相比已经显示出它的特点。经过科学工作者近半个世纪的努力研究和实践, 质子治疗肿瘤技术已逐渐走向成熟。质子束的物理学和生物学特征决定了其能量大、穿透力强;用高度精确计算机技术控制,可以将Bragg峰调整到肿瘤区,释放能量,杀死肿瘤细胞,而途经的正常组织损伤小。目前,世界各国已经开始高度关注并发展和质子肿瘤治疗高新技术。
1.质子治疗的物理学特征
质子是氢原子失去电子后带有一个正电荷的粒子(H+)。荷能质子可以通过加速器加速得到。
1.1质子与生物分子的作用机制
质子辐射对肿瘤细胞的杀伤是质子与细胞内的物质之间的相互作用的结果。质子辐射对生物靶分子的损伤既有能量传递的直接作用, 也有通过水的辐射反应产生的大量自由基的间接作用。
(1) 直接作用(Direct action):指射线直接将能量传递给生物分子,引起电离和激发,导致分子结构的改变和生物活性的丧失。
(2) 间接作用(Indirect action):指射线首先作用于水,引起水分子的活化和自由基的生成,然后通过自由基作用于生物分子,间接造成其靶分子之活性损伤。质子束的LET低, 属于疏松电离辐射,间接作用占主导地位。
1.2 传能线密度(LET)
因为质子治疗涉及的质子能和生物介质的传递转换,并且辐射的生物效应的大小与线性能量转移值很重要的关系。 Zirkle等于1952年提出的线性能量转移(LET)的概念。LET定义为粒子在物质中单位距离(dx) 上的能量损失(dE) , 可以用下式表示: LET= dE/dx, 国际单位是J/m, 习惯上用keV/um。
1.3 质子的Bragg峰
X射线,γ射线和电子等粒子能量沉积于组织是呈指数衰减的,当照射到肿瘤时肿瘤周围的正常组织会受到不同程度的损害,而在前端的范围内高能量的质子相对LET较小,但随着能量的减少质子能量损失增大,在射程末端能量的释放急剧增加,从而形成一个锋利的布拉格峰,尾部后面峰很尖锐,很少扩散到两侧,在颗粒的剂量范围内的射程末端迅速下降到零。因此,质子相比于常规辐射有两个明显的优点:1)质子在肿瘤性病变的布拉格峰的精确对准。2)布拉格峰在其范围的结束急剧下降,这可以保证肿瘤后面正常细胞基本上没有任何伤害。因此,质子治疗的深度剂量分布是非常有利于肿瘤治疗的,根据体内肿瘤深度以选择质子的能量,以使布拉格峰的位置落在肿瘤而不伤害健康组织。
2.相对生物学效应
辐射损伤的程度不仅依赖于吸收剂量、而且还跟其它两个参数: OER和LET有关。不同类型的辐射产生的生物学效应有明显的差别, 在放射生物学中通常用相对生物学效应( RBE)来表示这种辐射损伤的程度的差别。
由于X射线的辐射生物学已有上百年的实验积累,所以RBE通常以250kV的X射线作参照标准。在用带电离子杀伤癌细胞时, RBE对癌细胞的灭活是一个重要的参数。RBE的数值依赖于辐射类型、所选生物学终点效应以及该生物学效应的定量水平, 最好在平均灭活剂量下进行RBE比较。
2.1氧效应和氧增比
氧增比: 氧是一种辐射增敏剂, 它的存在能够增强辐射效应。受到照射的生物系统的辐射效应随介质中氧浓度的增加而增加, 这种效应称为氧效应[3]。一般用氧增比(OER) 来衡量氧效应的大小。OER定义为得到一定的生物效应乏氧情况和有氧情况下所需辐射剂量的比值。
氧效应是放射生物学的基本问题之一。但是其作用机制还没有完全弄清楚。现有的生化机理有如下几种:
(1)电子转移假说。氧分子含有两个未配对的电子, 它相当于一个双自由基, 当电离辐射使靶分子电离, 同时产生游离电子, 游离电子转移到一个电子陷阱部位而造成靶分子损伤, 氧能与这些游离电子反应, 防止其重新回到原位, 而使靶分子的损伤固定和加重。
(2)氧固定理论。在充氧的溶液中, 当电离辐射在靶分子中诱发了自由基, 如果在照射时靶分子附近存在氧, 那么, 这些辐射引起的自由基将迅速与氧发生链式反应。
因为许多辐射产生的靶分子自由基的寿命是极短促的, 在照射前或照射当时就必须有氧存在以便有效地与自由基起反应使辐射损伤基固定下来, 这些化合物是有毒物质, 在辐射过程中它们的积累将产生进一步的损伤。
3.辐射所致细胞死亡及DNA双键断裂效应
辐射诱导的细胞死亡: 根据细胞的形态及周期, 可以分为2类:
(1) 非增殖的细胞。如神经细胞、肌肉细胞等。
(2) 具有完整增殖能力的分裂细胞。如癌细胞、干细胞、离体培养的细胞等。
一般来说, 对于非增殖细胞, 要破坏其必需功能较大的照射剂量, 而使增殖细胞丧失其增殖能力, 通常用低于2Gy的照射剂量即可达到目的。
在放射生物学中, 传统上将细胞死亡分为2类:
(1) 生殖死亡。这种类型的死亡和分裂细胞有关。
(2) 间期死亡。这种类型的死亡主要是不发生分裂的或缓慢分裂的细胞。
临床上总剂量分为小剂量(2-4Gy) 分次照射,当单次用大剂量照射细胞时即使分裂细胞也能经受住间期死亡, 然而大部分的肿瘤细胞和健康组织的细胞将发生分裂期死亡, 这证明辐射诱导的死亡与DNA分子有关。
辐射诱导的细胞死亡的机制: 由于DNA是细胞增殖、遗传的重要物质基础, 是引起细胞一系列生化、生理变化的关键性物质, 因此, DNA损伤势必改变遗传信息, 或者破坏遗传信息的完整性。辐射效应也就不仅影响细胞本身, 而是随细胞的增殖延续。所以, 普遍认为DNA是射线作用的靶分子, 大量的实验事实也支持这样的观点[4]。
质子对DNA的原发损伤包括碱基的多种类型损伤, 糖基的破坏, DNA链断裂, DNA链交联等[4]。由于碱基、戊糖和磷酯的损伤最终都可能导致DNA链的断裂, 而链断裂中双链断裂相对较难修复而且修复时发生突变的可能性大, 早在1977年Ritter 就意识到未修复的DNA链断裂是导致细胞失活的重要因素, 以后的进一步研究表明, 双链断裂是电离辐射诱导的生物效应中最重要的原发损伤, DNA双链断裂损伤是辐射所致细胞死亡的关键损伤[6,7]。
参考文献:
[1] Wilson RR. Radiological use of fast protons[ J] . Radiol, 1946,47: 487- 491.
[2] TobiasCA,Anger HO, Lawrence JH. Radiological use of high energy deuterons and alpha particles [J].Am J Roetgenol, 1952,67: 1- 27
篇3
[关键词]磁共振;肠癌肝转移;冷冻消融;CIK生物治疗
[中图分类号] R735.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721(2016)07(a)-0140-04
[Abstract]Objective To explore the effect of magnetic resonance guided argon helium targeted ablation combined with CIK biological therapy in treating liver metastasis from colon cancer.Methods 37 liver metastasis from colon cancer patients,accepted treatment in Jilin Provincial People′s Hospital from January 2010 to December 2012 were selected and were random divided into freeze ablation group (n=15),CIK biological therapy group (n=10) and freeze ablation combined with CIK biological therapy group (n=12) according to the treatment method.The three groups were respectively given freeze ablation,CIK biological therapy and freeze ablation combined with CIK biological therapy.The postoperative result in three groups were evaluated.Results After treatment,the liver metastasis from colon cancer decreased obviously compared with pretreatment.The ablation area obvious increased in freeze ablation combined with CIK biological therapy group than simple freeze ablation group and with less residual tissue;the serum CEA decreased than simple CIK biological therapy group,T cell subsets and immunoglobulin increased,and the difference was statistically significant (P
[Key words]MR;Liver metastasis from colon cancer;Freeze ablation;CIK biological therapy
结直肠癌患者最常见的血行播散的靶器官是肝脏,约50%的患者在确诊时已发生肝脏转移[1],而且在原发灶可切除的患者中,术后有15%~25%发生肝转移,约80%患者为不可切除肝转移灶。肝转移灶的发生严重影响患者的肝功能,生存期仅6.9个月,5年存活率为0[2]。多学科的联合,预防并治疗结直肠癌肝转移,以提高患者肝转移灶的手术切除率和生活质量。近几年,氩氦刀冷冻消融术在治疗肝实体肿瘤的作用备受广大医学工作者认可[3]。生物治疗中细胞因子诱导的杀伤细胞(cytokine-induced killer,CIK)具有强大的抗肿瘤活性和限制性肿瘤生长的作用,此治疗技术成熟、毒性作用轻微。本研究探讨氩氦刀冷冻消融术联合CIK生物治疗结直肠癌肝转移的临床效果。
1资料与方法
1.1一般资料
所有患者均为2010年1月~2012年12月在吉林省人民医院接受治疗的肠癌肝转移患者,共计37例。患者年龄40~71岁,平均年龄51岁,KPS评分均在80分以上,均无其他部位转移,均属大肠癌Ⅳ期患者,肝内单发病灶,肠癌术后20例接受常规化疗FOLFOX方案,其余未接受化疗。2例确诊时已发生肝转移,接受常规化疗未见明显改善症状,故接受冷冻消融治疗。所有患者手术前后均接受肝脏强化CT检查和肿瘤标志物的检查,如癌胚抗原(CEA)、甲胎蛋白(AFP)、CA-125和CA-199等,明确肝脏肿块大小及肿块的变化。根据不同治疗方式将37例患者分为冷冻消融术组15例、CIK生物治疗组10例、冷冻消融联合CIK生物治疗组12例,三组患者的性别、年龄、病理等一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05)(表1),具有可比性。本实验经相关伦理委员会批准。所有实验对象均接受告知,并在自愿的前提下签署同意书。
入选标准:全部病例经病理学、影像学或肿瘤标志物确诊,真实可靠;心肺功能正常,无其他基础疾病史(如高血压、糖尿病等);造影剂过敏试验阴性。
排除标准:肝功能Child-Pugh C级;合并肝性脑病、黄疸、凝血功能异常、重度食管胃底静脉曲张;高血压3级以上;严重心脏病、高血糖、肾功能不全患者。
1.2实验设备
3.0T超导型MR扫描机,0.3T常导磁共振扫描仪配光学导引系统(中国新博医疗技术有限公司),CRYO-HITTM氩氦靶向治疗系统冷冻消融系统(以色列Galil Medical Ltd.公司)。
1.3方法
冷冻消融术组、CIK生物治疗组、冷冻消融联合CIK生物治疗组患者分别给予冷冻消融术,CIK生物治疗和冷冻消融联合CIK生物治疗。
1.3.1冷冻消融术 患者仰卧于0.3T MRI床上,行术中成像,完全平衡稳态序列(True-FISP)SPGR 3D,快速扫描线圈19~26 s,矢状位和横轴位图像交替使用。将1.47 mm的冷冻探针在光学导航系统实时导引下,选择距皮肤最短路径进针到达肿瘤区域后,依据肿瘤体积决定布针数量,布针满意后,开启冷冻消融系统。冷冻参数采用40%氩气输出功率,冷冻15 min,复温3次,每次1 min,重复两个循环。完成两个冷冻消融循环后,撤出冷冻探针。
1.3.2 CIK生物治疗 细胞采集与CIK培养均由我院细胞生物治疗中心完成。采取患者自体静脉血50 ml,进行单核细胞分离,保证50 ml全血分离得到的单个核细胞活力在90%以上,置于37℃下的5%CO2培养箱中培养,24 h后分别加入CD3单克隆抗体、重组人IL-2及重组人IL-1。培养期间定时更换培养液进行微生物检测,第13天检测CD3阳性率>90%,CD3/CD8>60%,且CD3台盼蓝染色计算细胞活力>85%;于第14天将CIK细胞生理盐水悬浮细胞注入输液袋。治疗组患者接受2个周期共4个疗程的治疗,每周期2个疗程间隔1 d,2周期间隔14 d。输注结束后分别进行T细胞亚群(包括CD3+、CD4+、CD8+、CD4+/CD8+)、免疫球蛋白(IgG、IgA、IgM)检测,治疗前1周、治疗后1个月另行肿瘤标志物CEA水平检测。
1.3.3冷冻消融联合CIK生物治疗 在进行冷冻消融术后3 d,进行CIK生物治疗。
1.4疗效评价
患者于治疗1个月后复查腹部CT,近期疗效按Recist标准统一评价[4]。完全缓解(complete remission,CR):所用靶病灶动脉期强化消失;部分缓解(partial remission,PR):同基线相比,所有靶病灶存活肿瘤最大径总和缩小>30%;稳定(stable disease,SD):病灶缩小未达PR或增加未到进展(progressive disease,PD);PD病灶存活肿瘤最大径总和增加>20%或出现新发病灶。有效率(respone rate,RR,%)=(CR+PR)例数/总例数×100%,疾病控制率(disease concol rate,DCR,%)=(CR+PR+SD)例数/总例数×100%。术后随访时间6~12个月。
1.5统计学方法
采用SPSS 17.0统计软件进行统计分析,计量资料以均数±标准差(x±s)表示,采用t检验。计数资料以率表示,采用χ2检验,以P
2结果
2.1冷冻消融术组与冷冻消融联合CIK生物治疗组肿瘤消融最大直径和肿瘤消融最大面积的比较
经联合治疗后肿瘤消融最大直径和肿瘤消融最大面积较冷冻消融治疗更明显,差异有统计学意义(P
2.2 CIK生物治疗组与冷冻消融联合CIK生物治疗组外周血中T细胞亚群和免疫球蛋白的比较
冷冻消融联合CIK生物治疗组的外周血中T细胞亚群和免疫球蛋白经联合治疗增加更明显(P
2.3三种治疗方法的术后评价
三种治疗方法中冷冻消融术组和冷冻消融联合CIK生物治疗组更能起到灭瘤的效果(表3),但由于本实验样本量较少,不具备较广泛的统计学意义。
3讨论
氩氦刀冷冻消融术,是在影像学技术、电子计算机技术的引导下治疗肿瘤,它利用高压氩气在刀尖急速膨胀,将肿瘤组织冷冻,细胞间形成冰晶后借高压氦气升温,融化冰球,通过反复冻融,使肿瘤细胞崩解坏死[5],同时裂解的肿瘤细胞可释放肿瘤特异性抗原,增强抗肿瘤免疫应答。有学者认为,对于肠癌肝转移的患者最有效的治疗手段仍是手术切除肝转移灶,然而,手术切除转移灶受到多因素影响,如转移灶的数量、肝功能分级、患者的身体承受能力等。亦有部分患者由于此前行肠癌根治术,恐惧不愿再手术。微创外科和肿瘤局部治疗作为新兴技术为肝转移肿瘤提供了治疗手段。氩氦刀冷冻消融术具有微创、对肝脏功能影响小、重复性强等特点,已经逐渐成为无法切除的中晚期肝癌患者治疗的一种选择[6]。李征等[7]的研究表明,氩氦刀冷冻消融术在消除肿瘤的同时有减少肿瘤残留和转移、增强机体免疫力、延缓肿瘤转移和复发、延长生存期等优势。氩氦刀冷冻消融治疗作为微创治疗对患者的创伤小,恢复快,住院时间短,保护患者患病器官的生理功能和机体免疫功能,且治疗后效果显著,目前成为广大患者所青睐的治疗手段。本组患者在MRI导航下行氩氦刀冷冻消融术,其优势包括:定位准确,图像清晰,可以避免病灶周围血管、神经的损伤,消融范围精准,从肝脏的解剖角度最大限度地保护肝功能。由于可多次重复而不受病灶数量的影响,方便可行。本组患者经三种治疗方式在影像学角度均见肝转移灶的缩小,保证了患者近期生存质量。从本组结果还可以看出冷冻消融术从三个角度共治肿瘤的生长:①肿瘤细胞发生脱水、萎缩、细胞骨架结果改变及细胞内电解质改变使瘤细胞变性坏死;②冷冻还能使肿瘤组织血管内形成血栓,阻碍肿瘤组织的供氧,最终使肿瘤细胞凝固坏死;③坏死的肿瘤细胞能够暴露肿瘤特异性抗原,被机体免疫系统识别,激活免疫效应细胞,增强机体免疫能力[8],引起冷冻后转移灶的自发消退[9],冷冻消融与肝转移灶切除术相比,冷冻消融能降低并发症和死亡率,提高生存质量。单纯的氩氦刀冷冻消融,对于复杂的转移灶治疗不能取得满意疗效[10]。
Pan等[11]的研究发现CIK生物治疗明显提高结直肠癌患者的免疫功能,倪明立等[12-13]的报道显示,冷冻消融与化疗存在着协同作用,通过联合生物治疗的免疫细胞被注入体内后,能够激活更多的免疫细胞,显著提高抗肿瘤活性及IFN-γ的分泌,增加CD3+、CD56+和CD3+CD8+细胞的比率,并促进细胞分化[14],增强细胞毒性及细胞的抗肿瘤能力,增强机体对肿瘤特异性抗体的识别能力,能够更好地杀死全身隐匿的肿瘤细胞,对肿瘤的转移起到一定的控制作用。另外,也有利用基因工程修饰的方法对CIK细胞进行体外修饰使CIK细胞特异性的表达嵌合抗原受体获得了显著的疗效[15]。
本研究中,经联合治疗后肿瘤消融直径和肿瘤消融面积较其他组更明显,提示联合治疗能够更好地消融肿瘤组织。联合治疗组DCR为100%,由于本实验样本量较少,与冷冻消融术组和CIK生物治疗组相比不具备广泛的统计学意义。但是通过联合治疗后患者外周血中T细胞亚群和免疫球蛋白增加更明显,而肿瘤标志物CEA下降显著,提示MRI导航氩氦刀冷冻的精准消融联合CIK生物治疗是安全、有效的。两者联合应用可弥补单纯疗法的不足:①联合治疗可以起到从局部到整体的灭瘤效果;②冷冻消融凝固坏死的肿瘤细胞释放大量的肿瘤特异性抗原,进而刺激肿瘤免疫效应,促进生物治疗的效果;③在MRI导航下转移灶的消融效果是等同于手术切除但无需开刀,避免了诸多严重并发症的发生。由于本组患者随访时间短,病例数量较少,目前国内关于MRI下氩氦刀冷冻消融联合CIK生物治疗治疗肠癌肝转移的相关文献较少,其优势、副作用、远期疗效有待进一步的临床分析。
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篇4
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【摘 要】科学技术的高速发展,全面带动了各个领域技术的进步,生物技术在当前也成为了一项重要的科研内容。大肠癌生物治疗领域包含基因治疗和免疫治疗等,相关的研究正在逐步增多,并且在临床应用中也取得了一系列成就,在传统的手术、放化疗之后,生物治疗成为了新型的治疗手段,因此受到了越发广泛的重视。本文将以此为出发点,对大肠癌生物治疗的临床应用进展研究做初步探讨。
关键词 大肠癌;生物治疗;临床应用;研究进展
大肠癌,是一种临床中最为常见的消化道恶性肿瘤,一般包括直肠癌与结肠癌,目前最有效的治疗手段就是癌的切除。大肠癌的病发具有隐匿性,多数都发现与成熟期,相关统计显示,大约有1/4 的患者在发现时已经进入晚期无法手术,还有近1/2 患者在行手术治疗之后因为癌细胞转移复发致死。生物治疗方式的出现,在很大程度上提升了大肠癌的治疗水平,诸多优点使得其已经被推向研究的重点领域。进一步开展大肠癌的生物治疗临床应用进展研究,将能够为开辟大肠癌的临床治疗新路径提供重要的指导意义。
1 大肠癌生物治疗概述
目前,关于肿瘤的治疗已经步入生物治疗的新领域,此治疗方式既能够作为独立的治疗方式,同时又能够与手术或者放化疗有效结合共同治疗,很多研究都已经证实生物治疗的疗效之高,它具有极强的特异性,并且鲜有不良反应,因此成为了当前的热门研究话题。近些年来,关于肿瘤的生物治疗已经逐步成为临床中综合治疗肿瘤的一个重要环节,尤其是在靶分子治疗、基因治疗和免疫治疗等大肠癌的治疗中,更是一度成为活跃的研究热点,它能有效杀死患者体内残存的肿瘤细胞,从根本上杜绝肿瘤细胞的复发与转移,很大几率提高了患者的生活质量和预后[1]。
2 大肠癌生物治疗临床应用研究进展
2.1 靶分子治疗
分子靶向药物治疗对于肿瘤细胞来说具有着较高的特异性与选择性,能够有效回避掉一般化疗药物的耐药性与毒副作用等,一旦与化疗进行联合治疗,则疗效将会明显提高,因此成为医学界所重点关注的肿瘤治疗的方法。当前关于大肠癌的分子靶向治疗大多都聚焦于抗表皮生长因子受体单抗和抗血管内皮生长因子单抗。靶向治疗的药物也开始了在临床治疗中的广泛应用,其中包括贝伐珠单抗、西妥昔单抗和帕尼单抗。以目前的应用来看,临床试验中最具治疗前景的药物是靶向抑制EGFR 的单抗, 而治疗大肠癌的临床缓解率最高的就是用西妥昔单抗和帕尼单抗与化疗药物的联合应用。另有研究证实VEGF 与VEGFR 结合之后的信号活化将为肿瘤的增生与转移创造了良好的条件,而贝伐单抗因诸多的优势被认定为治疗转移性大肠癌的最有效药物[2]。总之,靶分子治疗具有极强的针对性,对于肿瘤的预防和防止复发转移等方面均具有明显的优势,虽然上述药物已经在目前获得了医学界的公认,但很多方面还是存在着一定的争议,因此进一步的研究方向应当侧重于治疗大肠癌的有效率、生存时间和质量,确保让更多患者受益。
2.2 基因治疗
基因治疗的主要方式是通过控制机体内的癌基因以及癌相关基因的表达来明确基因以及基因产物的功能,以此来直接或间接杀死癌细胞,达到治疗癌症的目的。关于基因治疗目前也已经获得了较为喜人的成果,很多方法也已经开始了临床试验研究。比如癌基因及抑癌基因的治疗、自杀基因治疗、免疫基因治疗等等。据相关统计显示,目前已经有超过100 种基因治疗方案获得临床试验的批准,但疗效显著的治疗方法目前为止还未见出现。因此,关于大肠癌的基因治疗仍然以传统的辅助治疗方式为主,而通过基因技术的应用来找到不同患者的不同治病靶点从而进行有针对性的个性化治疗才是大肠癌治疗的重要发展方向。
2.3 细胞免疫治疗
细胞免疫疗法是一种常见的生物免疫疗法,此治疗方式一般主要应用于手术或者放化疗之后的患者。细胞免疫治疗能够有效杀死患者体内的残留癌细胞,从根本上改善患者的体质,提升患者的免疫力,并能有效预防肿瘤的复发与转移,延长患者的生存期。细胞免疫治疗的优势特点可以总结为具有极强的特异性,并且不良反应发生率极低,关于恶性肿瘤的治疗,目前已经有很多研究显示细胞免疫治疗具有着良好的应用前景。关于大肠癌的细胞免疫治疗主要机理就是集中于树突状细胞和细胞因子诱导的杀伤细胞当中。大肠癌的防治疫苗细胞主要是DC 细胞,是机体内功能最强大的抗原传递细胞,临床应用安全性较高[3]。细胞治疗包括CIK 细胞治疗和DC-CIK 细胞治疗,均是肿瘤免疫治疗的重要组成部分,然而相关的研究需要进一步统一并完善,包括治疗方案与治疗标准的选择等。
3 结论
综上所述,癌症一直作为医学界的难题,大肠癌的发病率与死亡率也从相关的统计中看出呈现逐年上升的趋势,关于其治疗的研究进展一直在不断完善。生物治疗作为新型的治疗方式,具有着一定的治疗效果,能有效改善大肠癌的预后,但诸多问题也亟待解决。随着科技的不断进步,生物治疗必定会越来越体现出其重要作用。
参考文献
[1] 黄世锋, 刘斌, 戴盛明等.Exosomes致敏的树突状细胞在中晚期大肠癌的临床应用研究[J].中国临床新医学,2012,2(3):221-224.
篇5
为什么细胞免疫疗法可以治疗肿瘤
所谓生物治疗,顾名思义就是利用患者机体自身的免疫系统来治疗各类恶性肿瘤或减轻其他治疗相关副作用的一种先进的、具有显著效果的新的肿瘤治疗技术。
307医院细胞免疫中心红主任介绍称,对我们的身体来说,癌细胞其实并不陌生,一个正常人的体内每天都会产生100~300个癌细胞,但大多数人并没有因此而患癌症,就是因为我们有免疫系统的保护。免疫系统会随时监控我们的身体,一旦身体有癌细胞产生,马上就会有大量免疫细胞发现并杀死它们,以防止肿瘤的产生。
人之所以会长肿瘤,就是因为人的免疫系统出了问题,免疫细胞无法正常识别并杀死癌细胞,这样癌细胞就会越来越多,最终形成肿瘤。细胞免疫治疗技术正是运用了人体免疫细胞和肿瘤细胞的这种此消彼长的原理,通过往患者体内回输大量免疫细胞来增强人体免疫力,重新激活失去活性的免疫细胞,使其能够有效识别并杀灭肿瘤细胞。
细胞免疫治疗属于一种整体治疗方法,而不仅仅局限在癌症病灶本身。免疫细胞能纠正机体免疫失调,去除肿瘤的复发转移因素,其在杀灭癌细胞的同时也保护了正常的组织细胞,增强患者的免疫能力。细胞免疫治疗在延长癌症患者生存期、改善生活质量等方面效果确切,现已越来越广泛地应用于临床。
五类患者适宜接受细胞免疫治疗
根据CTC肿瘤生物治疗中心的临床治疗和国际上的研究报道结果来看,有五类肿瘤患者最适宜接受细胞免疫治疗。
一是早期肿瘤患者。任何疾病早期发现、及时治疗均是有利的,尤其是对于早期的肿瘤患者。但是一些肿瘤病症在早期并没有什么明显的症状,往往不易察觉,容易放任病情发展,直至中晚期才被发现。随着癌症的高发率逐年攀升,如果不幸遭遇癌症侵袭,最好尽早进行治疗,避免病情严重发展而增加治疗难度。据介绍,对于早期原发性的肿瘤病灶,除进行手术、放化疗等治疗手段外,更易实施细胞生物学技术,充分利用DC(树突状细胞)和CIK(细胞因子诱导的杀伤细胞)进行自体杀灭癌细胞治疗,有效控制癌细胞发展,直至全部杀灭肿瘤细胞。对于大多数早期肿瘤患者,甚至可以一边工作一边治疗。
二是联合放化疗的患者。细胞免疫治疗可以启动免疫细胞产生免疫反应,杀灭残存的肿瘤细胞。细胞免疫治疗的副作用轻微,可以提升患者的生活质量,而且细胞免疫治疗可以提高机体的免疫功能,对于增强放化疗的耐受和治疗效果都具有重要意义。细胞免疫治疗技术优势非常明显,它能增强放疗敏感性、减少毒副作用;抵抗化疗药物的免疫抑制作用,增强对化疗药物的敏感性,提高化疗的疗效;缓解患者的临床症状,大部分患者可达到瘤体缩小甚至消失、或长期带瘤生存的效果。而对于放化疗无效的患者,同样可以采用生物治疗来延长生存期。
三是无法承受手术、放化疗的患者。据介绍,免疫细胞对肿瘤细胞的识别能力很强,对于那些体质相对较弱、错过了手术最佳治疗时期而又承受不了放化疗反应的患者,较为适合选用细胞免疫治疗技术。细胞免疫治疗最大的优点是无副作用,由于是患者自己的细胞,经过培养回输后不会发生免疫排斥反应;同时,培养出的免疫细胞对肿瘤细胞具有免疫识别功能,只对癌症细胞有杀伤作用。
四是术后恢复的患者。由于细胞免疫治疗技术具有免疫调节和自体细胞修复作用,在治疗肿瘤的同时,部分患者尤其是放化疗后的患者都会出现毒副作用改善迹象,精神状态和体力亦有明显恢复。同时,细胞免疫治疗独有的免疫识别杀伤功能,能有效清除手术、放化疗后残余的癌细胞及微小病灶,预防肿瘤的复发和转移。
篇6
【关键词】纳米生物材料 纳米技术 肿瘤诊断 肿瘤治疗
1 纳米生物材料和技术在肿瘤诊断中的应用
1.1纳米生物材料和技术可用来进行前哨淋巴结成像,从而判断有无转移乳腺癌、黑色素瘤或胃肠癌的患者,通常会在手术前进行前哨淋巴结活检,以确定癌症是否转移。纳米颗粒制剂可通过不同的成像技术发现转移灶,例如Kobayashi等在研究中发现,标记了MRI造影剂钆的树突状聚合物可以提供一种出色的影像,显示充满转移癌细胞的淋巴结。
1.2纳米生物材料和技术可用于肿瘤的早期检测
1.2.1纳米颗粒 纳米材料通过双功能螯合剂或物理包埋的方法将同位素与纳米材料连接,再将可与病变组织特异结合的靶向分子连接到纳米材料上。纳米颗粒作为影像的对比剂,一方面靶向肿瘤显像,另一方面还可携带药物[1]。
1.2.2悬臂梁 纳米装置悬臂梁一端被瞄定,能纵来与特定分子结合,而这种特定分子代表与癌有关的某些改变。当这些分子结合到悬臂梁上,表面张力会发生改变,导致悬臂梁弯曲。通过检测其弯曲,科学家们能够判断是否存在与癌有关的一些分子。
1.2.3纳米孔 经过改进的基因码阅读方法可以帮助研究者检测到可能引发癌症的基因错误。纳米孔一次只允许DNA穿过一条链,科学家能够检测链上每个碱基的形状和电特性,使DNA测序效率更高,从而来获取编码信息,包括与癌有关的编码错误。
1.2.4纳米管 纳米管是大小约为一个DNA分子直径一半的碳棒,它不仅能检测改变基因的出现,还能帮助研究者查明那些改变的准确位置。
1.2.5量子点 半导体量子点纳米级的光辐射颗粒,具有独特的光学及电子特点,其亮度高而稳定,并可发出不同的荧光颜色,量子点与肿瘤抗原连接后形成影像,从而对肿瘤进行诊断。
1.2.6纳米生物传感器 纳米生物传感器通过靶向分子与肿瘤细胞表面标志物分子结合,利用物理方法来测量传感器中的磁信号、光信号等,可实现肿瘤的定位和显像,有利于肿瘤的早期诊断。
1.2.7纳米机器人 用纳米微电子学控制形成纳米机器人,尺寸比人体红细胞还小。将纳米机器人从血管注入人体后,可经血液循环对身体各部位进行检测和诊断[2]。
1.2.8光学相干层析术 由清华大学研制,其分辨率可达1 个微米级,较CT和核磁共振的精密度高出上千倍,据此可以对疾病进行早发现和早诊断。
2 纳米生物材料和技术在肿瘤治疗中的应用
2.1纳米颗粒能提高肿瘤基因治疗的效果 针对脑胶质细胞瘤,基因治疗系统中的关键物质是氯毒素和铁氧物纳米微粒。这种靶向基因传递系统提高了基因治疗的疗效。同时有研究表明微小的硅石颗粒能充当DNA载体,提供一种非病毒方法的基因治疗。Deng等用纳米微粒介导的基因转染使肿瘤抑制基因FUS1外源表达,可提高人肺癌细胞(NSCLC细胞)对化疗药物顺铂的敏感性,同时出现MDM2的下调、p53的蓄积以及Apaf-1依赖凋亡通路的活化,使肿瘤抑制作用成倍提高。
2.2纳米颗粒能提高化疗的效果 Majoros等将甲氨蝶呤附着于树枝纳米颗粒中,制作成靶向纳米微粒。研究表明靶向药物制剂能提高药物在病灶组织中的蓄积浓度,从而提高药物的疗效,降低药物对其他正常组织的损伤及全身毒副作用。
2.3纳米颗粒能提高肿瘤热疗的效果 热疗是通过加热治疗肿瘤,使肿瘤组织温度上升至40-43℃,既使肿瘤缩小,又不损伤正常组织的一种治疗方法[3]。纳米颗粒提高了热疗靶向性和疗效,降低了毒副反应。
2.4生物纳米管治疗癌症 由细胞核心部位的部分自身结构制作的纳米管,可作为纳米级胶囊传递基因和药物进入人体。Miguel等将抗癌药物泰素掺入到蛋白质-脂质混合体,可使药物到达癌细胞的同时减少化疗的副作用。
2.5纳米壳能杀死肿瘤细胞 纳米壳是外壳涂金的微小珠子,科学家设计这些珠子吸收特定波长的光,纳米壳吸收光能可产生一种强热,纳米壳吸收所产生的热能成功地杀死肿瘤细胞,而邻近细胞却完好无损。
总之,纳米科技正在以迅猛的势头快速发展,而且越来越渗透到各个学科和研究领域。纳米医学技术为基础和临床医学研究提供了重大的创新机遇和巨大的市场前景,同时也带来了风险和挑战。有一些关键的问题有待解决,如纳米药物的药代动力学、生物分布、毒副作用以及安全性等。这些问题的解决需要物理学家、化学家、生物学家及临床医生共同努力来完成。
参 考 文 献
[1]刘金剑,刘鉴峰.纳米材料在核医学中的应用.国际放射医学核医学杂志,2010,34(6):326-329.
篇7
【关键词】 生物芯片 药物作用靶点
生物芯片技术是20世纪90年代中期伴随着人类基因组计划的需求应运而生的一项尖端技术,是融微电子学、生物学、物理学、化学、医学、材料学、计算机科学、精密仪器等为一体的高度交叉的新技术[1-2]。目前,生物芯片已有广泛的应用,尤其是在医学、药学、生命科学及其相关领域。在医药研究中,生物芯片主要应用于寻找药物作用靶点、药物筛选、药物作用机制、毒理学和疾病诊断等几个方面。
1 生物芯片的定义、原理及分类
生物芯片是指能快速并行处理多个生物样品并对其所包含的各种生物信息进行解析的微型器件,它的加工运用了微电子工业中十分成熟的光刻技术和微机电系统加工中所采用的各种方法,只是由于所处理和分析的对象是生物样品,故称之为生物芯片[3]。生物芯片是一类快速、高效、高通量的生物分析器件或集成化分析系统,其原理是采用化学或物理方法,将大量探针固化于支持物的表面,再对杂交信号进行监测分析,就可得出该样品的相关信息[1,4]。按照不同的标准,生物芯片有不同的分类。根据性能不同分为2大类6种,即信息芯片和功能芯片,其中信息芯片根据载体材料的不同分为基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片;功能芯片根据结构和功能特点分为微流体芯片和芯片实验室。还可根据基质材料不同分为尼龙膜芯片、硝酸纤维素膜芯片和陶瓷芯片等。
2 生物芯片在医药研究中的应用
2.1 寻找药物作用靶点 寻找药物作用靶点即在基因组范围内进行DNA序列测定和基因表达水平分析,从蛋白质、核酸等生物大分子中找出少数最佳的药物作用靶点,进而筛选小分子药物。在药物研究开发过程中,寻找出关键的药物作用靶点是一个既费时又必不可少的环节。生物芯片既可以快速测出正常细胞和病变细胞中相关基因表达的变化,也可监测药物治疗过程中基因表达的变化,同时还可以直接筛选特定的基因文库,以发现与疾病有关的基因,如将这些与疾病有关的基因作为研制药物的标靶,可以准确确定药物研究的方向,缩短研制周期[5-6]。
据邓沱等[7]报道:在对骨质疏松症进行药物治疗时,通过EST序列和基因芯片技术很容易就可得到编码半胱氨酸蛋白酶的cathepsink基因,以此基因作为靶点,筛选对其有抑制作用的药物,就能对骨质疏松症进行治疗。选择这样在特定组织中表达的基因作为药物靶点,可减少副作用。若选择人体内广泛存在的蛋白质作为药物作用的靶点,则药物不良反应就会很大。宋波等[8]采用基因芯片技术检测了高低淋巴道转移力小鼠肝癌细胞系Hca-F和Hca-P的基因表达谱,从中筛选出的33个差异最显著的基因具有促血管生成、细胞粘附、信号转导、细胞运动、转录、分子伴侣活性、蛋白激酶活性和受体结合等功能,而这些功能可能与肿瘤淋巴道转移有关。对这33个基因功能的验证有助于找到淋巴道转移的关键(代表)基因/通路,它们可作为肿瘤淋巴道转移诊断的指标和治疗的靶点。Hippo等[9]运用基因芯片技术研究原发型胃癌,发现了胃癌组织中的上调和下调基因,这些基因分别在细胞周期、生长因子、细胞粘连、免疫应答和胃肠功能方面起作用。该研究为治疗不同原因引起的胃癌提供了靶基因。Alcorta等[10]在cDNA微阵列上分析了肾小球病变组织mRNA的表达模式,寻找出一些治疗肾病的潜在靶基因,并提出了特异性的细胞因子、化学因子等治疗。Heller等[11]应用基因芯片技术研究正常及诱发类风湿关节炎的细胞,发现了数种变化明显的基因,其中包括以前认为只存在于肺泡巨噬细胞和胎盘细胞中的金属弹性蛋白酶,为治疗类风湿性关节炎提供了新的药物靶点。
2.2 药物筛选 如何分离和鉴定药物的有效成分是目前中药产业和传统的西药开发遇到的重大障碍,生物芯片技术是解决这一问题的有效手段,它能够大规模地筛选,通用性强。与传统药物筛选方法不同的是生物芯片技术首先确定药物作用的生物靶分子,然后通过结构生物学方法设计出一系列对靶分子具有抑制和激活等作用的化合物分子,再通过高通量的靶分子活性检测方法快速找出所筛选靶分子性能特异、作用效率高的化合物,能够从基因水平解释药物的作用机制,寻找药物靶标,检查药物的毒性或副作用[12-13]。
Jellis等[14]用组合化学合成DNA芯片技术筛选654536种硫代磷酸八聚核苷酸,并从中确定了具有XXG4XX样结构的抑制物,实验表明,这种筛选物对HIV感染细胞有明显阻断作用。Ichikawa等[15]用含有1506个人类cDNA克隆的微阵列研究了肺细胞系在感染铜绿假单胞菌前后基因表达谱的差异,进一步研究表达发生改变的基因。这将为治疗由铜绿假单胞菌所致肺细胞系的感染筛选出药物作用靶标。
2.3 药物作用机制研究 药物作用机制的研究也是生物芯片应用较多的一个领域。基因芯片技术的出现为病原体致病与抗药性机制的研究提供了一种新途径[16]。现代药理学分子水平的研究已明确药物作用都有其“靶基因”[17]。通过监测药物治疗前后生物体中基因表达水平的变化,研究药物对基因表达的影响,从而阐明药物的作用机制;也可通过病毒基因表达对药物敏感性的动力学观察了解药物的作用机制与病毒致病机制[13,16]。
生物芯片北京国家工程研究中心采用自行研制的酵母全基因组DNA芯片,与北京大学药学院生物技术室合作研究了多种抗真菌中药的作用机制[17]。周晓冬等[18]曾研究过多药耐药相关基因在眼眶腺样囊性癌中的表达情况,发现p53的基因表达影响着肿瘤的耐药机制。Gray等[19]在高密度微阵列上检测药物对模式生物酵母基因表达的影响时,通过测定使用药物前后mRNA水平的变化,分析了激酶抑制剂对酵母基因组的影响。Lipshutz等[20]研究发现治疗艾滋病的药物常出现耐药性的原因是由于Rt基因和Pro基因产生一个或几个点的突变。Rt基因常见的4个突变位点是:Asp67Asn,Lys70Arg,Thr215Phe,Lys219Glu,若这4个位点同时发生突变,那么耐药性就会迅速增加。如果将这些基因的突变部位构建成基因芯片,在用药前对患者进行快速检测,针对性就较强。以上事例都说明从分子水平研究药物的作用机制是一个新颖并且有效的途径,利用生物芯片技术研究药物作用机制是科学的、可行的。
2.4 毒理学研究 针对对人体有毒性作用或潜在毒性作用的物质采取适当的预防措施是毒理学研究的主要内容。查找药物毒性或者副作用,进行毒理学研究,尤其是慢性毒性或副作用,往往涉及基因或基因表达的改变,因此可用生物芯片进行大规模的表达研究。药物在过量的时候也会变成毒物,因此适用于药理学和药物作用机制研究的手段同样适用于毒理学。如用生物芯片技术研究某种药物作用于细胞后基因的表达差异,结果发现一些重要的功能基因表达有明显改变,则提示此化合物在研究剂量下可能有一定毒性。用生物芯片技术进行毒理学研究既省时省力,又可以减少对动物实验的依赖[12,21-22]。Waring等[23]用15种已知的肝毒性化合物处理大鼠,对肝细胞造成DNA损伤、肝硬化、肝坏死等多种伤害,然后从大鼠肝脏中提取RNA,用DNA芯片作基因表达分析,结果发现基因表达分析结果与临床化学分析结果有很强的相关性。这表明DNA芯片技术是一种可以用于分析药物安全性和对环境毒物进行分类的高灵敏度方法。运用基因芯片技术可以高效地监测环境中的有害物质及其DNA效应,并可通过化学结构的相似性和基因表达模式的匹配性来迅速确定未知毒物的作用机制[22]。这是生物芯片应用于毒理学研究的另一个方面。
2.5 疾病诊断 从分子水平诊断疾病,这将是疾病诊断的理想途径,也是当今医学发展的趋势[24]。生物芯片在临床上应用较多的是疾病诊断。利用生物芯片技术可以对肿瘤、遗传病、传染病等许多疾病做出快速、简便、高效的诊断,对寻找疾病诊断和治疗的靶分子、研究疾病的发病机制都是十分有利的。现有的报道如:采用基因芯片技术用于疾病诊断的有地中海贫血突变点筛查芯片、急性淋巴细胞白血病和急性非淋巴细胞白血病鉴别诊断芯片、高血压病因诊断芯片、呼吸道感染病菌检测芯片,采用蛋白质芯片技术用于疾病诊断的有多种自身免疫性疾病诊断芯片、血液病原体联合检测芯片(同时检测乙型肝炎、丙型肝炎、梅毒、HIV)、肿瘤标志物蛋白芯片、肿瘤药物筛选芯片及癌症相关蛋白检测芯片等[25]。
在对肿瘤的研究中应用较多的是蛋白质芯片。已有应用表面增强激光解吸离子化飞行时间质谱(SELDI-TOF-MS)对卵巢癌、前列腺癌、肺癌、乳腺癌、鼻咽癌、肝癌、结直肠癌、白血病、胃癌、胰腺癌、肾癌、膀胱癌、骨癌和喉癌等进行了研究。蛋白质芯片不失为肿瘤早期诊断的一种高敏感性和高特异性的新技术。Adam等[26]用蛋白质芯片技术从前列腺癌、前列腺增生患者及健康男性血清中筛选出一个由9种蛋白质组成的标志物组合模式,双盲法验证其敏感性为83%,特异性为97%,其特异性远高于前列腺特异性抗原(PSA,特异性仅25%)。杨拴盈等[27]发现用蛋白质芯片SELDI-TOF-MS技术检测血清非小细胞肺癌(NSCLC)标志蛋白,筛查肺癌患者,能够较准确地区分NSCLC患者和正常人,这将对NSCLC的诊断、治疗及判断预后有重要指导价值。耿鑫等[28]应用SELDI-TOF-MS技术和蛋白质芯片检测肝细胞性肝癌患者血清蛋白质指纹图谱,检测到了7个差异蛋白质峰,而这7个差异蛋白质很可能是肝细胞性肝癌患者血清特异性生物标志物,参与了肝癌的发生、发展过程。
随着生物学和医学的发展,已知人类有6000多种疾病与基因有关,因此应用基因芯片技术对疾病做出诊断对人类的健康也是有重大意义的。Drobyshev等[29]用10-mer寡核苷酸微集芯片检测了β-地中海贫血患者红细胞中β-珠蛋白基因中的3个突变位点。Heller等[11]构建了96个基因的cDNA微阵列,用于检测分析风湿性关节炎(RA)相关的基因。另据李兰芳[12]报道,人类恶性肿瘤的60%与p53抑癌基因的突变有关,目前已成功研制了检测p53基因所有编码区错义突变和单碱基缺失突变的基因芯片,并已将生物芯片用于肾细胞癌、肺癌、鼻咽癌、前列腺癌、肿瘤原癌等基因和抑癌基因的检测。
3 展 望
生物芯片技术是20世纪末发展起来的一项日新月异的生物技术,被美国《科学》杂志评为1998年世界十大科技突破之一。目前,生物芯片技术已被广泛应用于药物研究、分子生物学、疾病的预防、诊断和治疗、基因序列分析、微生物检测、生物武器的研制、司法鉴定、环境污染监测和食品卫生监督等领域。但因该技术是众多学科、众多技术相互融合、相互渗透的结果,在某些技术方面仍不甚完善,仍有一些关键问题亟待解决。相信随着科学技术的不断发展,生物芯片技术一定会在医药研究领域发挥重要作用。
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篇8
2013年初,国际科学权威杂志《自然》(Nature)了“新年新科学”,预测在新的一年有可能发生的重要科技发现中第一位便是干细胞试验。
而在2012年12月,日本科学家山中伸弥(Shinya Yamanaka)与英国科学家约翰?格登(John Gurdon) 获得2012年诺贝尔生理学或医学奖。山中伸弥是诱导多功能干细胞(iPScell)创始人之一,他的获奖也实至名归,因为他的发现对于干细胞研究领域太重要了,有了iPS细胞,一些严重的风湿病、瘫痪、脊髓受伤等疾病才有了被治愈的可能。
近期,山中伸弥与Linux操作系统创始人努斯?托尔瓦兹共同荣获了2012千年技术奖。这一奖项每两年颁发一次,以表彰在科研或发明领域取得重大成就的个人或团体。此外,山中伸弥也于去年在美国获得了诱导多功能干细胞(iPS细胞)培养技术专利,有效期20年。这也是日本相关技术在美国获得的首个专利。
干细胞与医学
干细胞即为起源细胞。干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞,在一定条件下,它可以分化成多种功能细胞,因此干细胞在医疗中具有广泛的应用空间。比如骨髓间充质干细胞在体内或体外特定的诱导条件下,可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞,可作为理想的种子细胞用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复。
但到目前,全球范围内干细胞移植疗法大多数还处于临床试验阶段,其中进入三期临床的有30多个产品。主要临床研究集中于骨科、皮肤、心血管、癌症、糖尿病、创伤修复、血液病、泌尿系统、牙科、眼科等领域。
更多的干细胞领域的科学证据则给传统的医学带入了新的视角。比如2012年6月,加州大学伯克利分校研究人员利用基因跟踪技术寻找到了血管疾病的真正罪魁祸首。一种以前未知类型的干细胞——多功能血管干细胞是血管疾病的主要诱因。
这是第一次有证据表明血管疾病其实是一种干细胞疾病。这项工作应该彻底改变血管疾病的治疗方式,所以目前中国的自然科学基金、863、973等科学基金中对于干细胞的研究也进行了大量的立项工作。这也为之后干细胞在临床中的应用做好基础性的工作。
开启干细胞产业大门
2012年5月17日,加拿大卫生部批准了Osiris公司生产的”伯如凯茂”干细胞药物上市销售。
该药成为世界上第一款经发达国家批准的用于治疗异体抗宿主病的非处方间充质干细胞药物,并获得了在该领域长达8年半的独家生产类似产品的排他性权利。这种药物主要针对急性移植物抗宿主病(器官移植后的排异反应症)、克罗恩病、急性放射性并发症、I型糖尿病、急性心肌梗死和肺病等病症的治疗,是目前惟一批准的具有修复心脏病后组织损害、保护Ⅰ型糖尿病病人胰岛细胞和修复肺病病人肺组织疗效的干细胞治疗药物。
2012年6月和9月,继在加拿大市场获批之后仅仅不到一个月的时间,新西兰医疗管理局和瑞士医药管理局也批准其在本国进行合法销售。Osiris公司的动态也受到了整个生物医药行业的集体敬礼。而这也成为了干细胞产业的大门开启的标志性事件。
随后,众多知名企业嗅到了干细胞产业的商机。就在2012年末,GE医疗集团宣布与细胞动力学公司(Cellular Dynamics International,CDI)签署了一项许可协议。根据协议,GE医疗授权CDI开发、生产、销售源于诱导性多能干细胞的细胞分析检测产品及模型。这些产品及模型可用于药物发现及毒性筛选。
干细胞产业分为三部分:第一部分处于上游,干细胞制备主要原料脐带血储存;第二部分处于中游,干细胞提纯制备;第三部分处于下游,干细胞介入治疗,这一部分都集中在医院。
目前,上游的脐带血储存和中游的干细胞提纯制备技术相对成熟,中国北京,天津,广州,重庆、上海等地都建立了脐带血库。目前一份新生婴儿脐带血干细胞保存20年费用约2万元。北京脐带血库建立于1996年,是卫生部批准的首家脐带血库。
到2012年,北京脐血库库存达到15万份。北京市留取脐带血的孕妇数量占当年分娩量的比重已经达到了近20%。目前北京脐血库已经建立起中国脐血查询网,数据库系统已收录了2.3万份配型数据。
而中游的干细胞提纯制备技术也基本成熟,目前免疫磁珠分离法得到了广泛应用。但在下游的介入治疗阶段,整个行业目前还处于探索阶段。从目前的研究趋势来判断,临床级细胞的获得与培养、功能性成体干细胞的获得、iPS细胞治疗策略、干细胞治疗临床实验设计与应用、干细胞移植的免疫学基础、肿瘤中的干细胞确定等问题还有待解决。
美国《新科学家》报道称,第一例含有iPS衍生细胞的临床试验可能在2013年开始。日本神户市理化研究所发展生物学中心的高桥雅代(Masayo Takahashi)计划利用iPS细胞培养视网膜色素上皮细胞,用以治疗老年性黄斑变性导致的失明。
目前,中国干细胞治疗临床实验及应用主要的研究单位为中国科学院动物研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所、中国医学科学院组织工程研究中心、中国科学院上海药物研究所、中山大学、第三军医大学、浙江大学、复旦大学、北京大学、中国人民总医院等。主要的应用领域包括心脏功能缺损修复、神经修复、软骨修复、视网膜再生、皮肤再生、人工肝构建、胰岛损伤修复等。
令人欣喜的是,在现有的研究技术条件下,一些技术发展得相当迅速,并取得了一定的成果。比如骨髓间充质干细胞已经成功地用于治疗缺血性脑卒中、脊髓损伤、糖尿病等。2011年,美国科学家罗伯特?兰扎将人体胚胎干细胞分化培育成视网膜细胞,然后在两名失明患者眼里各植入5万个视网膜细胞,术后一名患者如今能独自行走、用电脑、倒咖啡,另一名患者能辨识颜色。
2012年5月,美国Pluristem Therapeutics公司一名罹患骨髓疾病的7岁女童进行干细胞疗法治疗后,其病情显著好转。截止到2012年,北京市脐血库已为临床应用提供400余份脐带血,用于白血病、淋巴瘤、再生障碍性贫血等36种疾病的治疗及临床研究,北京市脐血库已经成功挽救了400位患者的生命。
综合来看,目前干细胞的治疗技术正在中国和许多国家积极地展开。中国的863和973计划中,干细胞领域是立项最多的一个。生物及医药工业“十二五”规划中均明确指出要积极开展干细胞等细胞治疗产品的研究,重点研发针对恶性肿瘤、自身免疫性疾病等重大疾病的干细胞和免疫细胞等细胞治疗产品。与此同时,发达国家也在积极地推进干细胞治疗中的应用。
篇9
关键词 干细胞治疗 安全性 有效性 合法
干细胞是一类具有不同分化潜能,并在非分化状态下自我更新的细胞。用于治疗的干细胞主要包括成体干细胞、胚胎干细胞以及诱导的多能性干细胞。技术人员可以应用人自体或异体来源的干细胞经体外分离、纯化、培养、扩增、修饰、诱导分化、冻存及冻存后的复苏等过程后回输(或植入)人体,用于疾病预防和治疗。干细胞预防和治疗疾病的预期有望优于现有的手段,尤其对于尚无有效干预措施的疾病,以及威胁生命和严重影响生存质量的重大疾病。正是由于这个重大发现,在全世界掀起了一股干细胞研究热潮,并迅速同时形成了新兴的干细胞产业经济。但是有一些干细胞企业为追求暴利而漠视科学发展的客观规律以及社会伦理与法律问题。干细胞这项新技术是一柄双刃剑,需要法律对其进行规制,才能切实保护患者的合法权益,真正造福人类。
1干细胞治疗进展
干细胞能够分化为不同类型的细胞,成为了人类的一种“修复元件”。可以通过注射干细胞制剂治疗疾病,比方说修复受损的神经系统,恢复神经系统的功能,治愈因神经细胞受损导致的瘫痪。干细胞也可分化成新的胰腺细胞分泌胰岛素治疗糖尿病。从理论上讲,干细胞有望治愈用传统方法无法治愈的疾病,如糖尿病、老年痴呆症、心脏衰竭、红斑狼疮、黄斑变性、类风湿、恶性肿瘤等疾病。因此干细胞似乎成了万能细胞,受到医疗界高度重视。2009年1月23日,美国Geron公司胚胎干细胞用于脊髓损伤被FDA批准用于临床试验。(这是美国首次对胚胎干细胞临床研究发放通行证)。2010年3月,美国Advanced Cell Technology公司宣布用于治疗少年型黄斑变性的胚胎干细胞疗法“MA09-hRPE”被FDA批准临床试验,获得了FDA授予孤儿药地位(FDA批准的第二项干细胞疗法)。2011年1月3日,美国Advanced Cell Technology公司宣布用于治疗老年黄斑变性的胚胎干细胞疗法被FDA批准临床试验。2010年6月,Osiris Therapeutics公司的Prochymal 在三种疾病(克罗恩病、预防骨关节炎、心肌损伤)治疗中完成三期临床试验。2010年11月,美国国立卫生院批复有11种干细胞进入FDA审批程序,并称近期还有30种干细胞陆续进入FDA审批。中国在这方面比较落后,目前还从没有批准过胚胎干细胞制剂治疗技术的临床试验。
干细胞治疗技术的美好愿景刺激了干细胞产业的发展。我国虽然尚未批准胚胎干细胞技术的临床试验,但是从事干细胞技术研究开发的科研机构或者企业也为数不少,遍布全国各地。有北京经开区的汉氏联合干细胞研究院、上海浦东新区的上海科医联创生物科技有限公司、上海市长宁区的臻景医疗公司、广州市生物岛的军事医学科学院华南干细胞与再生医学研究中心、深圳市高新科技产业园的深圳市北科生物科技有限公司、中国滨海新区华夏干细胞联盟、滨海新区科技园的昂赛细胞基因工程公司、无锡的奥斯达干细胞有限公司、湖南长沙市麓谷高新区人类干细胞国家工程研究中心等。并且也有上市公司,如沪深两市中唯一家以干细胞产业为主营业务的上市公司中源协和干细胞生物工程股份公司(股票代码:600645)等。这些企业形成了一个新兴的干细胞行业。
2干细胞治疗的安全性、有效性
干细胞制剂无论是作为药品还是医疗技术在应用于人体临床治疗之前,都必须证明它的安全性、有效性。而这个验证过程漫长而复杂,首先是动物实验、其次是第三方检测、然后再是临床试验。只有证明安全性与有效性后才能应用于临床治疗。
英国《每日邮报》报道了一个典型案例,前奥运选手马克斯・特鲁克斯患帕金森症而接受了干细胞疗法。医生从胎儿那里提取干细胞,通过体外培养,扩增、纯化等技术制成干细胞制剂注入患者大脑中。但是当这名病人去世后,病理学家们发现,这名病人的软骨、皮肤和骨头都堆积在大脑内。也就是说注入的干细胞并没有按照医生的意图分化成神经细胞,而是分化成了软骨、骨头与皮肤。当然,随着技术的发展,像上述案例中干细胞不定向分化的情况已经非常少了。但是很多学者还是总结出干细胞治疗的隐患或者存疑的地方。
2.1免疫排异反应
我们身体的免疫系统天天在击退微生物、病毒、有毒物质的入侵。我们的免疫系统发现这些异物(包括移植手术),便会发动一系列有害的攻击行为。这就是我们常说的免疫排斥反应。如果干细胞来自于异体,那就有可能引起免疫排斥反应。当然科学家可以通过对干细胞加工的方法,使它能够应对免疫系统,但这需要临床验证。
2.2非定向分化
上述英国《每日邮报》报道的前奥运选手马克斯・特鲁克斯案例,就是一个干细胞非定向分化的案例。当医生期望注入的干细胞能够分化成为健康的神经细胞,修复神经系统,但是它却分化成了骨头与皮肤。如何准确地诱导干细胞分化成为制定的细胞,这还需要进一步研究。
2.3细胞生长失控与致瘤性
正常的细胞生长是受控的,能够精确自我复制、恰当时候停止再生、专门分工、各司其职、受损自我凋亡。但是异体注入的干细胞制剂却不一定遵循这套严格的程序,不一定定向分化、不一定停止再生。当注入的细胞生长失控,就有可能生成肿瘤,比如iPS细胞致瘤性高达20%。
2.4作用机理不太清楚
注入的干细胞制剂如何分化、如何分工、如何修复系统功能,以及异体干细胞存活多久,如何在体内发挥作用。对于这些问题还不是完全清楚。
从这些问题可以看出,干细胞治疗目前存在安全性问题。
另外在治疗肿瘤方面,根据国内所报道的案例,疗效不明显。2014年3月15日与3月16日在中央电视台“焦点访谈” 连续两天报道浙江无锡“非法干细胞治疗事件”:
2011年,58岁的昆明市民张某被查出身患结肠癌晚期,一个偶然的机会,他们听说,无锡某干细胞公司拥有一种非常有效的治疗方法,说人体干细胞很有用,能治好。并且其董事长跟他们说:“一般的癌症根本没有问题。你这个病很有希望的,如果不来我们这里的就没救了。”一个剂量12万元,一个疗程36万元。张某的女儿凑足了36万元,汇到该公司的账户上。第二天该公司把张某夫妇带到了无锡市滨湖区的一家社区医院为张某进行胚胎干细胞治疗。2012年3月30日,公司人员告诉他们,治疗结束,效果很好,可以回家休养。而当一家人回到昆明,张某的病情远没有像该公司所承诺的那样,向好的方向发展,能再活十年,而是急转直下,短短三个月便不幸去世。
干细胞治疗技术还处于初级阶段,还有许多难题有待克服。国家应该大力支持干细胞研究,以尽快解决技术难题,攻克科技难关。但是当技术还不成熟,在安全性、有效性没有确证的时候,为了赢利而匆促应用于临床,这就严重侵犯了患者的利益。
3干细胞治疗的管理
2010年10月7日Nature杂志发文“Stem-cell laws in China fall short”,从立法层面指出中国规制干细胞技术的相关法律欠缺,现有法律缺乏可操作性。认为准确清晰、详细的配套规则是必须的。
2012年4月11日Nature杂志继续发文“China’s stem-cell rules go unheeded”从执法层面指出中国干细胞规制收效甚微。未按要求申报批准、未经临床试验验证的干细胞治疗方法广泛应用于临床治疗,并且禁而不止。
目前中国干细胞市场被公认存在以下弊病:
3.1未经临床试验验证、未按要求申报批准而擅自应用于临床
2009年3月2日卫生部组织制定了《医疗技术临床应用管理办法》,并于5月1日施行。干细胞治疗技术被列入第3类医疗技术,由卫生部负责技术审定和临床应用管理。2013年,我国出台了《干细胞临床试验研究管理办法(试行)》,第四条规定:“干细胞临床试验研究必须在干细胞临床研究基地进行,干细胞临床试验研究基地由卫生部与国家药品食品监督管理局组织进行遴选和确定。”也就是说所有干细胞制剂只要应用于临床治疗,就必须经过临床试验验证。可事实上中国许多医院都在开展干细胞治疗技术,却未经临床试验。
3.2虚假宣传扩大疗效
如同2014年3月15日报道的无锡某干细胞公司声称她们的技术治疗一般的恶性肿瘤根本没有问题,最坏也能带着癌症生存10年。干细胞技术治疗恶性肿瘤,如果未经临床试验验证,意味着其安全性、有效性尚未确定。很多企业不顾这些基本事实,为追求高额利润,任意扩大其疗效以吸引患者。
3.3无收费依据与收费标准擅收高价
干细胞临床试验研究管理办法(试行)第七条规定:开展干细胞临床试验研究,不得向受试者收取费用,不得市场化运作,不得干细胞治疗广告。这说明干细胞技术的临床试验不能收取费用。另外中国还没有批准干细胞的临床试验,所以未经临床试验的干细胞技术没有资格应用于临床治疗,更谈不上收取费用了。即使干细胞治疗技术获得了临床批文,准许应用于临床,也不能擅自收取高价,而是必须作为三类医疗技术通过另外的程序申请物价批文。
3.4干细胞供体未经检测
我国《人体细胞治疗研究和制剂质量控制技术指导原则》强调无论细胞来源如何,都必须提供细胞的组织来源及细胞类别的确证资料,其中包括形态生化或表面标志等。
若体细胞来源于同种异体,需说明供体的年龄、性别,供体必须符合国家对献血员的要求,并提供测试的方法及符合条件的依据。供体必须经过检验证明HBV抗原、抗HCV、抗HIV-1/2、梅毒抗体、细菌、霉菌均为阴性,必要时需说明供体的既往病史、家族史等临床资料。对于那些需通过激活体内免疫功能发挥作用或需体细胞在体内长期存活的体细胞治疗项目,除ABO血型外,还必须对供体做HLA-I类和II类分型检查,并证明与受体(病人)相匹配,同时提供检测方法和依据。若体细胞来源于动物,必须提供动物的来源,遗传背景,健康证明(如重要病原体,包括人畜共患疾病的病原体),饲养条件,应用此类体细胞的必要性和安全性。
可是许多开展干细胞治疗的医院与企业为节约成本,利益最大化,忽略或简化了对细胞与供体的检测。
3.5干细胞来源的伦理问题
事实上目前许多医院或者企业的干细胞来源是流产的婴儿或者剩余胚胎。通过私下与妇产科达成某项协议而获得胚胎干细胞。这种获得方式即使作为科研也必须通过伦理审查。如果流产胎儿是成为企业营利的“原材料”,几乎不可能会通过伦理审查。
篇10
在高中生物的课堂教学中,既要让学生理解相关概念,又要能关心社会问题,应用这些知识来解决现代科技社会中的问题,如何才能两全?“翻转课堂”的教学模式的初探,让我在这两者中不再纠结。
翻转课堂教学法,是通过课前预习基础资料和相关信息收集,在课堂上达成资料的交流和汇总,进一步解决课前提出相关案例中的问题,同时落实了知识技能的掌握。
现以《细胞分化》为例,介绍让STS教育理念真正实施的翻转课堂教学模式。
【教材分析】
本节《细胞分化》内容安排在《细胞增殖》之后,体现了生命活动的规律。其重点是细胞生命历程中的一个环节――细胞分化,以及与细胞分化相对的细胞的全能性。这些内容都是和现代的生物发展前沿密切联系的,也是和生活社会相关联的。
【学情分析】
学生在初中对“细胞分化”、克隆羊的形成都有初步的认识,在本册书第三章对细胞核的功能的探究实验中明确了细胞核的功能,也了解了核移植的操作。在第五章的一些实验探究中应该已经具备了一定的科学探究能力。
该节课中,学生应该通过合作学习完成对“白血病”的病因和治疗的探究,获得对细胞分化、细胞全能性的深刻理解和对探究方法的应用能力。
【教学方法】
1.案例教学法
2.翻转课堂教学法
3.小组合作学习的方法
【教学目标】
1.让学生理解“细胞分化、干细胞和细胞的全能性、植物组织培养等”新名称;
2.用这些知识理解生活中的实例、探究生活及科学中的问题;
3.学会搜集资料、表达自己的观点,汇总整理知识;
4.掌握科学探究的一般方法;
5.培养学生关心社会、乐于探究的精神。
【教学过程】
一、课前预习
1.课前预习完成相关的名词解释:细胞分化、细胞全能性、植物组织培养
2.小组合作搜集资料――白血病的成因和治疗方法(发放合作小组学习过程记录表)
二、课堂
1.科学探究“白血病的病因和治疗方案”
在这一环节结束后,教师提醒大家回顾这个探究的流程,提示可以按照这个一般方法来进行其他的探究。
2.学以致用
案例1:镰刀型细胞贫血症患者的血红细胞呈镰刀型,运输氧气能力低。该病在我国广东的发病率较高,危害严重(略),你分析可以有哪些方法来治疗该疾病?
案例2:濒危植物红杉,(具体作用略)如何来保护呢?
(提示用科学探究的方法来实际应用。)
通过案例2完成植物细胞分化、植物细胞全能性、植物细胞的组织培养的相关知识的理解和掌握。
(更多由学生自主学习,同时提醒学生充分应用书本提供的资料。教师通过观察引导来协助探究。)
3.小结
学生分组小结,理出本节课的知识框架。(教师建议学生要注重概念与应用案例一起整理。)
4.课后拓展
你能用今天所学的知识来帮助科学家探究治疗帕金森综合症的方法吗?
(可以写成论文、科学探究流程图等形式)
【教后反思】
1.在教学研讨中,有人质疑课前的预习会不会占用学生大量的学习时间。
其实课前的预习任务中名词解释,通过10分钟不到的看书就可以完成,预习任务2白血病的成因和治疗方法,可将“成因”与“治疗方法”分开去检索相关资料,不到5分钟就可以完成,因此对每个学生最多只需要15分钟的时间就可以。
当他们在这预习中感到困惑时,也就获得了去学习探究的动力,这正是“翻转课堂”的魅力所在,让学生带着问题带着求知的渴望进入课堂,这样的课堂必然收获多多。
2.这一节的知识对高中生来说,理解难度不大,在分组讨论交流时,相关的概念“细胞分化”“细胞全能性”等都已经被当成熟悉的知识来应用,他们在分析白血病病因、讨论治疗方案时,已经涉及到把癌变、衰老等内容。因此,《细胞的生命历程》整个一章中,给学生一课时将细胞分裂、分化、衰老、凋亡和癌变都先进行简要的预习(布置预习学案),再来完成这些案例探究,知识体系学习,就更具有完整性,也能让学生在提出自己的观点时,能对细胞的了解更全面。
3.翻转课堂教学带给学生更多自主学习、思考表达的机会,也给老师提出了更高的要求,对学生掌握的这些资料和信息,教师也一样要知道,高科技的前沿的信息量要充足,这也真正是教学相长吧。