PNAS:發(fā)現(xiàn)癌癥與免疫的“第三種狀態(tài)”
日期：2014-09-25 08:57:59
萊斯大學(xué)的科學(xué)家們正在打一場對抗癌癥的網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)爭，他們在研究中發(fā)現(xiàn)免疫系統(tǒng)可能是臨床醫(yī)生最強(qiáng)大的盟軍。研究結(jié)果發(fā)布在本周的《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。
論文的共同作者、萊斯大學(xué)的Eshel Ben-Jacob說：“近期的研究發(fā)現(xiàn)癌癥善于利用網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)來對抗免疫系統(tǒng)，我們研究了癌癥和免疫系統(tǒng)之間的相互作用，想看看我們該如何對癌癥發(fā)動(dòng)反攻。”
Ben-Jacob與萊斯大學(xué)理論生物物理學(xué)中心(CTBP)以及德克薩斯大學(xué)MD安德森癌癥中心的同事們一起，開發(fā)了一種計(jì)算機(jī)程序來模擬與外來體（exosome）相關(guān)的一種特殊的細(xì)胞間通訊通道。外來體是含有蛋白質(zhì)、信使RNA和其他編碼信息片段的小囊泡，癌癥和免疫系統(tǒng)都能夠生成并利用它們來向其他的細(xì)胞發(fā)送信息。
Ben-Jacob說：“從根本上講，外來體就是小型的信息盒，這些信息被包裝及密封在小的納米囊泡中。這些納米載體被編寫上一些特異的標(biāo)記物，因此它們可以被傳送到特定的細(xì)胞類型處。其中包含著信號(hào)蛋白、RNA片段、microRNAs等形式的大量特殊信息和其他的數(shù)據(jù)。一旦被靶細(xì)胞攝取，這些納米載體可以命令細(xì)胞改變正在做的事情，在某些情況下甚至可以改變它們的身份。”
Ben-Jacob說，近期的研究表明，樹突狀細(xì)胞利用了外來體通訊來執(zhí)行它們的專門角色，充當(dāng)先天免疫和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的仲裁人及調(diào)解人。先天免疫和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)利用了不同的策略來保護(hù)身體免于疾病。先天免疫系統(tǒng)始終對抗著所有的威脅，總是率先行動(dòng)來對抗未知的入侵物。與之相反，適應(yīng)性免疫系統(tǒng)更為有效地發(fā)揮作用，以一種特異的方式對抗識(shí)別的、確定的威脅。樹突狀細(xì)胞是先天和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的組成部分，共享信息并幫助“指導(dǎo)”適應(yīng)性系統(tǒng)的獵殺細(xì)胞應(yīng)靶向哪些細(xì)胞，并且如何能夠最好地破壞它們。
Ben-Jacob說：“我們受到兩篇論文的啟發(fā)完成了這項(xiàng)研究。一篇論文揭示了樹突狀細(xì)胞是如何利用外來體對抗癌癥的，另一篇?jiǎng)t闡明了癌細(xì)胞利用外來體系統(tǒng)來阻止骨髓生成樹突狀細(xì)胞，并使得樹突狀細(xì)胞喪失指導(dǎo)能力。這是一場網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)，簡單而純粹。癌癥利用了免疫系統(tǒng)自身的通訊網(wǎng)絡(luò)，攻擊的并非是士兵，而是協(xié)調(diào)機(jī)體防御的將軍。”
為了探討外來體介導(dǎo)的細(xì)胞間通訊在癌癥與免疫系統(tǒng)戰(zhàn)爭中的作用，Ben-Jacob和研究的第一作者、博士后研究人員陸明揚(yáng)（Mingyang Lu，音譯），以及萊斯大學(xué)理論生物物理學(xué)中心的同事們構(gòu)建了一個(gè)計(jì)算機(jī)模型來捕獲癌細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞以及免疫系統(tǒng)中其他的細(xì)胞之間外來體交換的特殊方面。
論文的共同作者、萊斯大學(xué)理論生物物理學(xué)中心主任José Onuchic 說：“你可以想象一下，癌癥與免疫系統(tǒng)之間有一場拉鋸戰(zhàn)。有時(shí)一方贏，有時(shí)候另一方勝。問題在于我們能夠理解這場戰(zhàn)爭，利用放療或化療以這樣一種方式來改變拉鋸戰(zhàn)的平衡狀態(tài)，支持免疫系統(tǒng)。”
基于他們的研究結(jié)果，Ben-Jacob和Onuchic說，答案有可能是yes。尤其是，這一模型發(fā)現(xiàn)外來體的存在創(chuàng)造了一種狀況：存在三種可能的癌癥狀態(tài)。其中的一種狀態(tài)是中間狀態(tài)，即癌癥既不強(qiáng)也不弱，而免疫系統(tǒng)則處于高度戒備狀態(tài)，這有可能是一種新治療方法的關(guān)鍵，且副作用降低。
“當(dāng)外來體不涉及其中時(shí)，只有兩種可能的狀態(tài)：癌癥強(qiáng)，免疫系統(tǒng)弱；或是癌癥弱，免疫系統(tǒng)強(qiáng)，”Ben-Jacob說。
盡管癌癥弱化這種狀態(tài)更好，但越來越多的臨床證據(jù)表明直接迫使癌癥從強(qiáng)轉(zhuǎn)弱極其的困難，部分原因在于放療和化療也會(huì)像削弱癌癥一樣地削弱免疫系統(tǒng)。
論文的共同作者、MD安德森癌癥中心臨床癌癥預(yù)防教授Sam Hanash 說：“治療后消退的癌癥僅在短短數(shù)月或數(shù)周內(nèi)就變得更強(qiáng)，這種情況相當(dāng)?shù)钠毡椤Ｐ履Ｐ筒蹲搅诉@一動(dòng)態(tài)，提出了讓免疫系統(tǒng)發(fā)揮職責(zé)，對抗癌癥的備選方案。”
Ben-Jacob說，研究小組證實(shí)通過交替循環(huán)使用放療或化療及免疫增強(qiáng)療法，有可能能夠迫使癌癥從強(qiáng)勢轉(zhuǎn)向中間狀態(tài)。
Ben-Jacob 說：“我們的模型表明，只需幾輪這樣的治療就可以改變癌癥和免疫系統(tǒng)之間的平衡，幫助免疫系統(tǒng)將癌癥帶至中間狀態(tài)。一旦進(jìn)入到中間狀態(tài)，通過幾次短脈沖的免疫增強(qiáng)就可以讓癌癥進(jìn)一步下落至弱勢狀態(tài)。”
“利用兩步過程，驅(qū)使癌癥從強(qiáng)勢轉(zhuǎn)向中間狀態(tài)，再從中間狀態(tài)轉(zhuǎn)向弱勢，這將更為的有效。沒有外來體——這一癌癥與免疫網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)爭的納米載體和第三種狀態(tài)，這種兩步方法將不可能起作用。”
