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肿瘤

细菌与肿瘤相生还是相克?

来源:环球医学编写    时间:2013年07月29日    点击数:    5星

细菌为一种原核生物,其形态大小肉眼不可见。但是米饭的馊味以及浴室墙壁上的滑腻感不时地又在昭显着它们的存在。其与人类疾病有着千丝万缕的联系,最臭名昭著的就是与癌症有关的幽门螺杆菌。肿瘤由一群与人体细胞同文同种的真核细胞所组成,凭借基因突变所赋予的强大力量,在人体内扩张,给患者造成极大的痛苦。那么,如果这两种在进化上几无交集的细胞展开暗战,又会呈现出怎样的场面?

对付转移性胰腺癌的新道路

在人体内,胰腺每天都会分泌约1000毫升的消化液,对于食物的分解和吸收必不可少,是仅次于肝脏的第二大消化腺。胰腺癌有“肿瘤之王”的恶称,胰腺细胞若发生癌变则会相当凶险,且大部分患者在察觉到病情时往往已到了晚期,癌细胞此时早已在机体其他部位安家。依靠目前的治疗手段仅有不到4%的患者能活过5年。根据目前的流行病学统计,在肿瘤杀手排行榜上,胰腺癌的发病率虽然挤不进榜单前十,但其致死的人数居高不下。

日前,《美国国家科学院院刊》对阿尔伯特•爱因斯坦医学院微生物与免疫学系研究者 Claudia Gravekamp 等人的研究成果进行了报道。研究者们将单核细胞增生李斯特氏菌(Listeria monocytogenes,以下简称李氏菌)和元素铼这两种互不相干的力量结合在一起,利用前者兼性厌氧的特性及后者的放射性,开辟了一条对付转移性胰腺癌的新道路。

李氏菌,在自然界随处可见,在人类的各种食物中分布广泛,有些种类还会引发严重的食物中毒,其在 Gravekamp 博士的研究中扮演着重要的角色。不过在这项研究中使用的李氏菌并非野生型菌株,而是经过基因工程改造后得到的减毒株。正常情况下,感染这种减毒菌株只会引发一些流感样的症状,很快就会被机体免疫系统消灭。

此外,李氏菌还是一种典型的胞内寄生菌,吞噬细胞、上皮细胞、干细胞甚至神经细胞都能成为它的“居所”,并且一些肿瘤细胞也能为其所用。肿瘤组织内部及周边存在的缺氧及免疫系统警惕性偏低的微环境为李氏菌寻找并定植在这里营造了得天独厚的优势。

基于这些特点,Gravekampp 博士认为如果要建造一种针对肿瘤的武器,李氏菌完全可以承担“制导”的重任。接下来所面临的就是“弹药”的选择问题。考虑到肿瘤化疗药物的杀灭对象不够广以及可能存在的耐药风险,在核医学家的建议下,放射性元素铼这种通常用于常规放疗的元素成为最佳选择。Gravekampp 博士与其同事借由一种单克隆抗体,将铼与李氏菌连接在一起,自此该武器便构造而成。之后,研究者将一定浓度且连接有放射性铼的李氏菌经由罹患转移性胰腺癌的试验小鼠的尾静脉注入到其体内。实验结果显示,十几天后小鼠体内的肿瘤细胞减少了九成。最令人惊喜的是,铼的放射性并没有对人体正常组织产生过大的伤害。在小鼠的肝脏和肾脏等代谢器官虽观察到存在较多的铼,但是凭借机体的自我损伤修复能力,这类强度水平并不会造成太多伤害。与胰腺癌原发灶相比,放射性李氏菌对转移灶的杀伤效果要更好,而远端转移正是胰腺癌造成患者死亡的主要原因。在试验中,只有细菌与肿瘤细胞相遇后,才会发出荧光。通过这一方法,人们通过活体小鼠实时观察到细菌在肿瘤组织中的分布。

Coley毒素的由来

众所周知,细菌可导致癌症。不过,有时候特定细菌的某些特性也能给治疗肿瘤带来意外好处,而科学家们在这一领域的探索已有一百多年。

1890 年,William B.Coley 作为一名骨科医生在纽约纪念医院已小有名气,被誉为“外科明日之星”。一天,他接诊了一位17 岁少女,该少女罹患恶性肉瘤,右手长有一个生长迅速并带来很强痛感的肿瘤。当时医学界对这种疾病基本是实施截肢,但该患者在手术的3 个月后很快因肿瘤细胞的转移而去世,截肢并没有延长其生命。

这次事件对 Coley 打击很大,他暗下决心,一定要找到一种更加有效的治疗癌症方法。不久后,他发现1例恶性肉瘤被神奇治愈的病例。这一次,肉瘤侵袭的部位是患者的脸部。肿瘤经过数次手术切除均未好转且屡次复发。由于当时无菌手术理念尚未深入人心,这位倒霉患者的手术创面同时感染了化脓性的链球菌,在当时只有依靠自身的免疫系统来度过险境。根据当时的病历记录,患者历经数次高烧,但每次高烧后,脸部的肿瘤都会小一些,最后肿瘤竟然完全消失。

在此基础上,Coley 医生开始尝试向患者肿瘤内部注射链球菌。第一例就大获成功:一位长期卧床、机体发生多处转移的恶性肉瘤患者被完全治愈,直至 26 年后死于心脏病。这在当时引起了巨大轰动。人们将 Coley 制备的链球菌称为Coley毒素。然而在接下来的试验性尝试中,由于缺乏对这一疗法机理的认识,链球菌的剂量难以把握,导致疗效参差不齐,甚至还有两位患者死于细菌感染。

Coley 医生发明的这种疗法开创了肿瘤免疫治疗的先河。细菌的抗肿瘤活性也为人们所认识,直至今天,其潜力也被不断地挖掘。

征服肿瘤之路仍在继续

随着科学的进步,人们对细菌及肿瘤认知的不断深入,利用细菌来对抗肿瘤,有了更多的手段。

肿瘤内异常的血管网络是细菌能够靶向定植于此的主要原因。与正常细胞的生长都受到精细调控不同,肿瘤细胞会利用一切资源来进行繁殖扩张,这就需要不断的刺激新生血管的形成,以源源不断地运送氧气和养料。这些血管分布极度混乱,有些就像断头路一样存在盲端,有些如同在修下水道一般没有完整的血管内皮。这类运输能力很差的血管会导致氧气浓度较低,恰好为厌氧或兼性厌氧菌的生长营造适宜的环境,而且因缺氧而坏死的组织还会为细菌的生长提供丰富的养料。

此外,科学家发现,肿瘤为了避免人体免疫系统对其发动攻击,常常会分泌一些细胞因子用来麻痹周边的免疫系统,使其警惕性降低。

在这些研究基础上,细菌种种不凡的功能被发掘。比如有些细菌可以生长在肿瘤细胞内部,并且能引发机体的免疫反应从而对肿瘤起到杀伤作用。预防结核病的卡介苗就是一个很好的例子,卡介苗除了能帮助接种者预防肺结核之外,还可作为免疫调节剂,激活或强化免疫细胞,从而发挥抑制或杀灭癌变细胞的作用。还有一些细菌对肿瘤有亲嗜性,科学家就让其扮演精确“制导”载体。研究者发现,将伤寒沙门氏菌经静脉通路注入到荷瘤小鼠中后,观察到很快就有少量细菌附着在肿瘤的血管处,注射后一个星期,肿瘤组织中的细菌数量是正常组织的一万倍。

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