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满满正能量:治愈癌症将成现实!

2015-01-31 09:10

 

导读接下来的两年里,雪莉接受了两轮化疗和脑部放疗,但不幸的是,治疗只减缓了肿瘤的恶化速度,却没能阻止肿瘤的转移。就在快要无计可施时,我告诉她,医院正在开展一种新药的临床试验,这种药物或许可以增强患者自身的免疫系统,使我们的身体有能力自己对抗癌症。


                     


2004年6月,一位刚从大学毕业的姑娘分到我这里做检查。她那年22岁,刚刚订婚。在毕业前的几个月里,雪莉(化名)一直被咳嗽搞得不得安宁。CT(computed tomographic,即计算机断层扫描)检查发现,她的双肺有多处阴影,而进一步的活组织检查显示,这是一种来自皮肤的恶性肿瘤——转移到肺部的黑色素瘤。雪莉从不知道自己患有黑色素瘤,她马上开始化疗,并匆忙推迟了婚期。

 

接下来的两年里,雪莉接受了两轮化疗和脑部放疗,但不幸的是,治疗只减缓了肿瘤的恶化速度,却没能阻止肿瘤的转移。就在快要无计可施时,我告诉她,医院正在开展一种新药的临床试验,这种药物或许可以增强患者自身的免疫系统,使我们的身体有能力自己对抗癌症。

 

这是一项随机试验,也就是说,并非每位受试者都能得到这种名叫“MDX-010”的新药,但雪莉还是答应参与试验。经过4个疗程的治疗后,雪莉拍摄了一组新的CT。结果显示,她体内所有的黑色素瘤都消失了。从那以后,雪莉一直保持着无瘤状态。现在她已为人母,有了两个漂亮又健康的孩子。用她自己的话说,她“又找回了自己的人生”。

 

在我这样一个肿瘤专家看来,雪莉的痊愈,将人世间的一个夙愿带进了现实:科学家的确可以通过改造人体自身的免疫系统,创造出强大的抗癌疗法。过去一年中,采用与雪莉类似的疗法,或是其他治疗白血病、肾脏与肺部癌症的免疫疗法的患者,纷纷将捷报传来,医学界因此备受鼓舞。尽管免疫疗法并非万能灵药,但对于晚期肿瘤的治疗而言,这一最新成果,无疑是人们在过去几十年间取得的最大进步。

 

免疫系统的多重防御

免疫系统可以遏制肿瘤,这并非新闻。早在100多年前,纽约癌症医院(New York Cancer Hospital,纪念斯隆-凯特琳癌症中心的前身)的外科医生威廉•科利(William Coley)就曾试图用高温杀死的细菌刺激免疫系统,从而对抗恶性肿瘤。科利发现,一些在癌症手术后发生感染的患者,存活的时间似乎更长,他由此猜想,病原体在机体内激起的免疫反应,可能也会对肿瘤造成影响。

 

在接下来的几十年里,基础研究领域的科学家对免疫系统进行了深入的研究,揭示了人体防御系统的分子组成、其中的化学介质,以及精确控制该系统的分子开关。在研究的过程中,科学家逐渐了解了免疫系统是如何动员起来,进而去发现可能引起严重感染的病原体(例如细菌和病毒)的。与之同样重要的是,研究人员亦深入理解了免疫系统的“检查”与“平衡”机制,正是因为这些机制的存在,免疫反应才不至于失控,使过多的正常组织受到损伤。总而言之,科学家已经获得了足够的细节信息,知道了免疫系统如何应对肿瘤,而肿瘤又如何影响免疫系统。

 

机体的第一层防御机制,包括了对抗细菌与病毒的非特异性免疫反应,这一过程由血液中的白细胞(如中性粒细胞和单核细胞)负责协调。这些细胞隶属于“固有免疫系统”(innate immune system),专门识别细菌或病毒中常见的分子结构——例如部分表面结构,或是有别于高等生物的DNA和RNA分子。尽管这些白细胞并不能特异性地识别并攻击某些蛋白结构,却能抵挡许多微生物的入侵,将其分解成小分子片段——即所谓的 “抗原”(antigen)。在这之后,免疫系统的其他成员便会将抗原视为异物,予以消灭。

 

负责机体第二层防线的细胞,构成了我们的“适应性免疫系统”(adaptive immune system)。它们的工作始于对抗原的识别,继而发动更为精准的免疫攻击。如果攻击有效,机体就会产生对该种病原的“记忆”,一旦再次遇到相同的入侵病原,便能更轻易地将其击溃。T细胞和B细胞是适应性免疫应答的核心角色。T细胞有多种类型,但它们都发源于胸腺——一个位于胸部正中、心脏上方的组织。B细胞则来自骨髓,能够制造抗体。抗体分子与T细胞上一些特定的分子结构一样,都能够附着在特定的抗原上,免疫系统因此可以锁定目标,消灭细菌和表面带有抗原的受感染细胞。

 

当机体识别并消灭有害病原时,固有免疫和适应性免疫若能通力合作,免疫系统便能达到最佳状态。此外,有一类T细胞还能长时间保留分子记忆,以便在相同的威胁再次出现时,更快地发起免疫应答。

 

当然,癌症并不同于感染。癌细胞是发生了遗传变异等病理变化的自体细胞,但尽管如此,免疫系统还是能够识别出恶性肿瘤细胞。这是因为,后者会表达异常的分子碎片,对T细胞或者B细胞来说,这些分子碎片相当于异物。然而,在多种因素的作用下,机体对于癌症的免疫应答并没有产生显著的效果。多年以来,研究人员一直致力于刺激机体的免疫系统,强化其对癌症的免疫应答,然而,得到的结果并不稳定。最近,一些更有效、更稳定的治疗手段,将癌症的免疫治疗带到了一个新的方向。研究人员发现,有些时候,癌症可以与免疫系统的 “刹车”协同作用,显著抑制机体对恶性肿瘤细胞的免疫应答,而我们所说的“新方向”,正是瞄准免疫系统的“分子刹车”,使之失去效用。

 

阻断免疫关卡

那种拯救了雪莉的试验药物,正是遵循这一思路设计出来的。这种药物的诞生,得益于对一种名叫CTLA-4的蛋白的研究。许多T细胞都能表达CTLA-4蛋白,但是,只有当特定的T细胞识别出作用目标,同时接收到来自其他分子的启动信号时,该蛋白才会被激活。一旦激活,CTLA-4就会和其他蛋白协同作用,起到分子刹车,或是“检查点”的作用,防止过度活跃的免疫系统对机体造成破坏。

 

我们可以从那些体内没有“检查点”的动物身上,窥见这一机制的必要性。经基因工程改造、体内缺乏CTLA-4蛋白的小鼠仅能存活3~4周。如果机体没有任何阻止免疫应答的机制,过度活跃的T细胞就将入侵机体所有的正常器官,将它们完全破坏。这一发表于1995年的研究成果表明,CTLA-4蛋白的永久性缺乏,将会引发灾难性的自身免疫反应。

 

就在同一年,加利福尼亚大学伯克利分校的詹姆斯•艾利森(James Allison)提出假设:如果可以暂时抑制CTLA-4这一“分子刹车”的活性,是否就能提高免疫系统对肿瘤细胞的攻击性,从而缩小肿瘤的体积?艾利森和同事设计了验证性实验,他们向小鼠体内注入合成的抗体,以阻断CTLA-4的活性。

 

结果显示,抑制CTLA-4,确实可以使多种肿瘤缩小——包括移植到实验动物上的结肠癌和肉瘤。另外一些实验显示,给实验小鼠注射抗CTLA-4的抗体,以及一种实试验性疫苗(该疫苗是由经过修饰的黑色素瘤细胞制造的)后,小鼠身上的黑色素瘤显著缩小了(疫苗的目的,正是激起机体对该种肿瘤的特异性免疫反应)。

 

研究人员的下一步任务,是将这种名为“免疫检查点阻断”的技术,从实验室转移到对人体的治疗上来。艾利森在生物技术公司Medarex找到了志同道合的伙伴,该公司已研制出人类的CTLA-4抗体——最开始名叫“MDX-010”,也就是我们现在熟知的伊匹单抗(ipilimumab),并招募那些对其他疗法完全无应答的晚期癌症患者,开展临床试验。

 

无论是在首批试验,还是一系列后续试验中,我们都能看到一些患者的肿瘤的体积明显缩小了。而在此之前,科学家对免疫疗法进行的早期评估,往往会得到令人困惑的结果。在对这些“异常”现象进行追踪调查后,研究人员发现,一旦涉及免疫治疗,评估肿瘤疗法是否有效的常规手段,都有可能产生误导作用。

 

疗效的评价

对于标准的抗癌疗法,肿瘤学家往往很快就能判断某种疗法对患者是否有效。我们可以使用各种成像手段,如CT、PET(positron-emission tomography,即正电子发射断层扫描技术)或MRI(magnetic resonance imaging,磁共振成像),来比较刚开始治疗时和治疗6周后肿瘤的大小变化。如果恶性肿瘤明显缩小,我们就可以选择继续治疗(因为我们知道这是有效的);如若不然,我们便可以考虑采用其他疗法,或者干脆停止治疗。

 

但对于免但对于免疫疗法,事情就不那么简单了。首先,我们需要足够的时间等待免疫系统激活,所以一般要等到治疗12周以后,我们才会去测量肿瘤大小的变化。而就算再加上6周的观察与治疗时间,CTLA-4阻断试验的结果依然不甚明朗。扫描结果显示,一些患者的肿瘤明显缩小了,而另一些患者的肿瘤却增大了——甚至还出现了新的肿瘤。然而,那些体内肿瘤增大了的患者,身体的感觉往往更好。

 

经过免疫治疗后,患者体内的肿瘤为何会增大?现在我们有两种可能的解释:一是治疗没有效果;还有一种可能是,大量的T细胞和其他免疫细胞进入恶化组织,导致肿瘤变大了。换句话说,肿瘤的增大,恰恰代表治疗起了作用,只需再假以时日,肿瘤就会缩小。免疫疗法的疗效很难通过测量肿瘤体积来判断,因此,研究人员采用了一个既简单又重要的标准来评判伊匹单抗的疗效,将其作为最有说服力的分析结点,这一标准,就是“整体存活期”(overall survival,即患者的生存时间)。

 

最新的临床试验结果显示,在接受伊匹单抗治疗后,20%以上的转移性黑色素瘤患者的病情在较长时间内得到了控制,治疗后的存活时间达到了3年以上。这一结果已相当令人瞩目,因为在伊匹单抗这样的现代药物出现之前,转移性黑色素瘤患者的中位预期寿命(median life expectancy)仅为7~8个月。事实上,一些较早参与试验的受试者——比如雪莉,在经过治疗后,已经生存了5年以上。

 

与此同时,我们对免疫疗法的研究,已经推进到了第二个关键的分子刹车——PD-1上。这是一种存在于许多T细胞表面的分子。当PD-1与某些特定分子结合后,能迫使免疫细胞“自杀”(和与其密切相关的CTLA-4蛋白一样,PD-1也是一种行使正常生理功能的蛋白),从而终止正在进行

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