癌細胞「大義滅親」!哈佛科學家將癌細胞改造成冷血抗癌殺手!

癌細胞“大義滅親”!哈佛科學家將癌細胞改造成冷血抗癌殺手!

癌細胞對人體的利用,簡直到了極致。

它們可以讓腫瘤相關成纖維細胞為癌細胞供能、解毒,以應對腫瘤裡面的惡劣環境[1];它們還會利用巨噬細胞,幫助癌細胞發生超早期的轉移[2];有些癌細胞在轉移的時候,會帶上具核梭桿菌等微生物一起走,而這些細菌會幫助癌細胞在體內其他位置安家落戶[3]。

癌細胞“大義滅親”!哈佛科學家將癌細胞改造成冷血抗癌殺手!

從生長到轉移到安家落戶,可以說是一條龍的利用了。能利用得這麼溜,難怪癌症那麼難治。

近日,哈佛醫學院附屬醫院——佈列根和婦女醫院——的Khalid Shah研究團隊,給惡性腫瘤回敬了一個大禮。他們用CRISPR基因編輯技術,把癌細胞改造成抗癌殺手,利用癌細胞的“歸巢”特點,直搗黃龍

改造後的癌細胞殺手,能殺遍全身所有腫瘤,無論是復發的原發病灶,還是轉移到其他地方的轉移病灶在完成任務之後,一旦接收到研究人員的“自殺”指令,就集體自殺。他們的這一重要研究成果發表在著名期刊《科學轉化醫學》上[4]。

癌細胞“大義滅親”!哈佛科學家將癌細胞改造成冷血抗癌殺手!

Khalid Shah

癌細胞終於被人類利用了。

科學家之所以會想到利用癌細胞,一個很重要的原因是,癌細胞是腫瘤的主角,它在腫瘤裡面的一舉一動,不會受到限制。

當前免疫治療開展的如火如荼,但實際上受益的群體非常小。一個主要原因就是,腫瘤微環境非常強大,被打壓的免疫細胞沒那麼容易激活,殺手CAR-T想進入腫瘤也沒那麼容易

早在4年前,Shah團隊就開始尋找一個更適合打入癌細胞內部的藥物“載體”,或者我們姑且叫它殺手吧。

找來找去,確實找不到非常理想的。不過,他們很快發現,原來自己在“騎驢找驢”:癌細胞不就是打入腫瘤內部,且不受腫瘤抑制的最理想候選“殺手”麼

科學家靈光一閃,腫瘤就要慘了。

癌細胞“大義滅親”!哈佛科學家將癌細胞改造成冷血抗癌殺手!

把癌細胞定位“殺手”候選人之後,他們面臨著三個問題。第一,被改造的癌細胞拿什麼回去“大義滅親”;第二,即使被改造,它還是個癌細胞,如何保證它不作惡;第三,在消滅腫瘤之前,如何保證它的安全

有了三個明確的問題,事情就變得非常好辦了。

首先他們篩選到了一個可以與多種癌細胞表面特定受體結合,且能誘導癌細胞死亡的配體分子。這就有了殺傷性武器。

然後在實驗室找了一種表面沒有這種死亡受體的癌細胞(保證殺手自身安全,不被自己產生的配體殺死),把能誘導死亡的配體分子基因轉到這個細胞。

這樣一來,癌細胞“大義滅親”的工具有了,而且也保證了自己不被傷害。接下來,要解決的問題就是讓癌細胞“大義滅親”之後,乖乖自殺。

於是,研究人員又給殺手癌細胞轉進去一個基因,這個基因能合成一種前藥轉化酶,可以把GCV(ganciclovir)轉化成清除癌細胞的藥物。

至此,三個關鍵問題都解決了。研究人員找到了惡性程度非常高的膠質母細胞瘤模式小鼠做研究。將改造好的殺手癌細胞注射到小鼠腫瘤內之後,小鼠的腫瘤消退,再用GCV處理之後,小鼠存活時間大幅延長

癌細胞“大義滅親”!哈佛科學家將癌細胞改造成冷血抗癌殺手!

注射殺手癌細胞,並注射GCV的模式小鼠生存時間延長

真的起效了。

沒高興多久,他們又遇到了新的問題。由於利用的是實驗室裡現成的細胞株系,每次治療之前都要做配型,只有成功配型的才能治療。否則會導致強烈的排異反應。還有個問題是,即使配型成功,對於那些有很多轉移灶的個體,僅靠往腫瘤裡注射殺手癌細胞似乎也不現實

好在12年前紀念斯隆-凱特琳癌症中心Joan Massague教授提出的一個顛覆性的假說,讓他們看到了這個療法更廣闊的天地。

癌細胞“大義滅親”!哈佛科學家將癌細胞改造成冷血抗癌殺手!

Joan Massague

如文章開頭所言,癌症的侵襲和轉移過程是非常複雜的。即便如此,學界還是把這兩個過程模式化了。如下圖所示,科學家認為,癌細胞的侵襲走的就是A(原發灶)和D(轉移灶)路線;而癌細胞的轉移,走的是C路線(從原發灶到轉移灶)

癌細胞“大義滅親”!哈佛科學家將癌細胞改造成冷血抗癌殺手!

然而,Massague教授認為,這種單向性的轉移模式(即C),不足以解釋癌症治療中遇到的問題,以及腫瘤的很多生物特性。於是乎,他就推測,在癌細胞的侵襲和轉移過程中,肯定還有我們不知道的路勁,例如B和E路徑,即那些已經散播到循環系統中的癌細胞,又回到它的誕生地[5]。

2009年,Massague教授團隊在《細胞》雜誌發表重要文章,證實了他三年前的猜測[6]。

散播到循環系統的癌細胞確實可以返回到它的誕生地,例如那些轉移灶釋放的癌細胞不僅可以返回轉移灶,還可以返回到原發病灶。他們把這種現象叫做癌細胞的“自種植”(self­-seeding)。我們可以簡單理解為癌細胞有“歸巢”特性。

癌細胞“大義滅親”!哈佛科學家將癌細胞改造成冷血抗癌殺手!

本研究涉及到的兩種不同研究思路

他們還發現,癌細胞“歸巢”是受腫瘤微環境召喚的。而且,那些在循環系統中游蕩一番之後,再返回到腫瘤內的癌細胞,與它誕生地的癌細胞已經有很大差異了。“歸巢”的那些癌細胞會分泌一些物質,促進腫瘤的生長、血管的形成等

甚至有科學家認為,將癌細胞散播到循環系統然後召回,實際上是腫瘤篩選更強癌細胞的過程

癌細胞“大義滅親”!哈佛科學家將癌細胞改造成冷血抗癌殺手!

乳腺癌、黑色素瘤和腸癌中的“歸巢”現象

讓Shah團隊眼前一亮的,正是癌細胞的“歸巢”特性。

如果體內的細胞自己能被召喚回去,那隻需從患者體內獲取癌細胞,改造後注射到循環系統中即可。這樣不僅可以打擊原發病灶,還可以把轉移灶也都一起端了。

接下來的實驗,基本是重複前面的工作。不同的是,首先要從患病個體體內獲取癌細胞並培養。還要用CRISPR基因編輯技術敲掉癌細胞的死亡受體基因。剩下的都是一樣的了。

研究人員在膠質母細胞瘤和乳腺癌小鼠模型上做了測試。效果和之前的如出一轍。無論是原發灶還是轉移灶,都受到殺手癌細胞的打擊,小鼠的腫瘤縮小,存活時間延長

癌細胞“大義滅親”!哈佛科學家將癌細胞改造成冷血抗癌殺手!

被改造的癌細胞釋放誘導癌細胞死亡的配體,促進癌細胞死亡

讓研究人員感到欣慰的是,那些對死亡配體不敏感的癌細胞,也會被殺手癌細胞幹掉。只是過程有那麼些慘烈。

研究人員在殺手癌細胞“大義滅親”結束之後,會給模式小鼠注射前藥GCV,在殺手癌細胞產生的代謝酶的作用下,GCV會清除癌細胞。由於旁觀者效應,那些身處殺手癌細胞周圍,且對死亡配體不敏感的癌細胞,也會被殺滅

癌細胞“大義滅親”!哈佛科學家將癌細胞改造成冷血抗癌殺手!

總的來說,Shah團隊的研究給癌症的細胞治療帶來了新的思考方式。不過,這個新方法確實有點兒大膽,首先他們改造的是癌細胞,而且最後是把活的癌細胞再注射到接受治療的個體體內,有二次致癌風險;其次,本研究中使用的CRISPR基因編輯技術,通往臨床的道路也不是那麼平坦。

實際上Shah很清楚,實驗性的癌症療法,最終能獲得FDA批准的,不到5%[7]。但這並不妨礙Shah團隊的嘗試,因為他們在論文提交之後的一年裡,他們又取得了很多讓人興奮的研究成果。據悉,他們正在計劃啟動一家創業公司,推動他們的這項研究成果走向臨床[8]。

祝Shah團隊的研究成果成為那5%。

實驗性癌症療法從科研走向臨床的故事,盡在Medical Trend


分享到:


相關文章: