说服肺癌自杀

研究人员开发了一种使用病毒“自杀基因”杀死肺癌的方法

大约35年前,研究人员面临着一种单纯疱疹病毒的困境。当时他们开始看到对当时最常用的抗病毒药物阿昔洛韦产生耐药性,并希望找到一种新药来充实药库。他们偶然发现了一种非常有趣的化学物质,它似乎原来的药物效果更好。它最初被称为DHPG——意思是(9-(1,3-二羟基-2-丙氧甲基)鸟嘌呤——但最终被命名为更容易发音的更昔洛韦。

Chemical structure of ganciclovir
来源:维基百科

这种药物的作用机制很奇特,不像其他抗病毒药物。在这种情况下,只有当病毒表达一种叫做胸苷激酶的特定酶时,才会观察到活性。它无意中改变了更昔洛韦的结构,使其能够阻止DNA复制。对病毒来说,这意味着死亡。

不幸的是,这种药物有一个缺点。通过阻止DNA复制,细胞本身也注定要死亡。这种被称为“自杀效应”的后果,最初被认为是合理的。然而,进一步的研究表明,其他未受感染的细胞也可能死亡。这种被称为旁观者效应的现象意味着将这种特定的化学物质引入单纯疱疹病毒感染的细胞可能导致比预期更大的细胞损失。

对于抗病毒研究人员来说,这个难题意味着需要更多的时间在实验室里才能确保有效杀死病毒而不产生不可预见的后果。但对于另一组专门研究癌症化疗的研究人员来说,这项特别的发现是一个潜在的金矿。如果能将胸苷激酶引入癌细胞,那么添加更昔洛韦就有可能缩小甚至摧毁肿瘤。

在实验室研究中,这种理论效果非常出色,但实验室里的情况并不总是能转化为人体。为了实现有效的治疗,酶需要直接输送到癌细胞,而不会意外进入任何健康细胞。尽管设想了许多想法,但成功的寥寥无几。

但在20世纪90年代末,病毒递送系统的出现带来了新的希望。通过将酶插入无害病毒,可以将病毒用作载体来靶向癌细胞。这种形式的治疗,被称为溶瘤病毒疗法,在21世纪初开始流行,让自杀基因焕发新生。

Basis for oncolytic virotherapy
来源:维基百科

随着方法的确定,最后的障碍是识别特定的癌症靶点,以确保毒性作用完全特异。然而,这比前两个障碍更难。成功的关键不仅在于靶向,还在于确保病毒一旦进入癌细胞才能起作用。

现在,由于一个台湾研究小组的努力,可能有一条前进的道路。上周,他们报告了一项新型溶瘤病毒疗法的进展,该疗法至少在小鼠身上实现了两全其美。它靶向癌细胞,并最大限度地减少对肺部其他区域的不利影响。

这个特定模型成功的关键在于酶的产生方式。该团队没有依赖于正常的细胞过程,而是确保胸苷激酶只出现在能够产生另一种蛋白质——表面活性蛋白B (SPB)的细胞中。他们通过用SPB的特异性编码替换促进胸苷激酶产生的遗传密码来实现这一点。该团队选择SPB是因为体内只有两种细胞类型——II型肺泡细胞和科拉氏细胞——会产生这种蛋白质。这些也通常是与肺癌相关的细胞类型。

一旦组合获得批准,酶和SPB启动子混合物就被放入一种可能感染哺乳动物细胞的病毒中,这种病毒被称为JC多瘤病毒,或JCPyV。为了确保没有潜在的并发症,该病毒被去除了其通常的遗传物质,只包含胸苷激酶和一些其他标记基因。

病毒构建完成后,首先在细胞培养中进行了测试,以确保其有效性。它确实如预期那样杀死了癌细胞。但这只是第一次测试。为了真正知道他们是否拥有一种成功的疗法,他们需要用一种相当规避的途径在小鼠身上进行测试。

他们没有将病毒喷入小鼠肺部,而是将混合物注入尾静脉。如果JCPyV能按预期工作,它就必须穿过身体,最终到达肺部的目标。在允许病毒扩散后,研究人员试图通过给小鼠注射更昔洛韦来激活自杀效应。如果一切顺利,他们将看到肿瘤缩小。

结果甚至比预期还要好。在某些情况下,肿瘤缩小了80%以上。实验完全成功。更重要的是,身体其他部位没有出现任何问题的迹象。该技术对癌细胞具有特异性,并且非常有效。

虽然这一发现是一个巨大的飞跃,但作者们认为这仅仅是开始。既然他们已经证明了概念可行性,他们就需要开始研究如何将其推广到更有用的动物试验中,以展示其在人类身上的潜在用途。诚然,这可能需要几年甚至十年时间,但考虑到达到这一步已经花费了三十多年,这将是一个相当快的进展速度。

 

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自青少年时期起,Jason Tetro就把实验室视为他的第二个家。他在微生物学和免疫学方面的经验使他涉足多个领域,包括血液传播、食品和水病原体;环境微生物学;消毒和防腐;以及SARS、禽流感和寨卡病毒等新兴病原体。他目前是圭尔夫大学的访问科学家。在公众中,Jason更广为人知的名字是“The Germ Guy”(细菌 guy),他经常在媒体上以其有时非传统的视角解读科学。Jason著有两本书:《The Germ Code》(2014年入围年度科学图书奖)和《The Germ Files》(曾连续几周登上全国畅销书榜)。他还合编了《The Human Microbiome Handbook》(人类微生物组手册),该书从学术角度探讨了微生物对人类健康的影响。他住在多伦多。

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