利用炭疽杆菌对抗癌症

在不断寻找癌症疗法的过程中,人们正在探索包括利用人体自身免疫系统在内的新型技术。一个特别令人感兴趣的领域是利用抗体靶向特定的癌症相关分子,并阻止它们参与致癌过程。虽然这已被证明对细胞外的活动有效,但它们在终止细胞内通路方面的作用受到限制。

为了解决这个难题,一些研究人员探索了一种名为免疫毒素的新型疗法。这些分子是功能性抗体和已知有助于病原体进入细胞的微生物毒素的嵌合体。实际上,抗体将搭乘毒素的“顺风车”进入细胞。

最早的候选者之一是来自白喉杆菌的毒素。该毒素最初以其能直接杀死细胞的能力而闻名,因此被考虑作为一种可能的抗肿瘤疗法。对毒性机制的进一步研究表明,白喉毒素 (DT) 实际上会阻断蛋白质合成,这表明在化疗过程中可能存在严重的组织损伤。但这并不是故事的结局。

由于 DT 由多个具有不同功能的域组成,研究人员可以识别出哪些域是致死的,哪些域负责进入细胞。这促成了第一代免疫毒素的诞生,它们由进入细胞所需的毒素域与已知可阻断致癌通路的抗体结合而成。尽管它们的设计很粗糙,但它们为后代奠定了基础。

DT 被认识到不久之后,其他的可能性也出现了,包括绿脓杆菌外毒素 (PE) 和生物武器蓖麻毒素。随后的临床试验;然而,在测试的 20 多个候选药物中,只有一个被批准使用。尽管有大量的潜在毒素值得研究,但很少有在测试中具有真正的价值。这种局限性是由于需要分子中能够独立于其他部分发挥作用的独立功能区域。研究确实发现了一些有希望的候选者,包括从接骨木属接骨木植物、人类嗜酸性粒细胞中分离出的毒素,以及化学形式的合成抑制剂。但在这个领域进展甚微。

然而,上周,这种势头复苏了。麻省理工学院的研究人员透露,他们如何能够利用人类已知最令人恐惧的生物制剂之一——炭疽杆菌,作为一种新型免疫毒素的基础。根据他们的实验结果,这种引起炭疽病的微生物有望帮助我们对抗和战胜癌症。

该团队使用了与其他免疫毒素研究人员类似的技术。他们首先确定了将毒素引入细胞的机制。在炭疽病的情况下,这个过程分三个步骤。最初,一种称为保护性抗原 (PA) 的分子结合到细胞上,然后等待另一种分子,一种称为致死因子 (LF) 的酶。当它们相互作用时,它们作为一个整体进入细胞。一旦进入,LF 就脱离 PA,进入细胞质。在那里,它可以靶向许多细胞通路,包括免疫信号通路。当在实验室中进行测试时,该团队发现他们可以模仿自然过程,而没有任何活性损失。

然后,该团队试图确定通过连接抗体来改变 LF 的性质是否仍能促进细胞进入并阻止任何毒性作用。他们很高兴地发现两者都实现了。当他们将这种方案与黄金标准的白喉毒素测试进行比较时,他们惊喜地发现炭疽杆菌机制更好,持续时间更长。由于知道该系统有效,该团队随后测试了多种抗体,以确定该技术是否可用于各种免疫学选择。正如预期的那样,所有抗体都有效;细胞死亡与抗体使用有关,而非毒素。

结果不仅充满希望,而且令人鼓舞。作者认为这仅仅是开始,他们将继续努力寻找改进系统的方法,并扩大可能的抗体范围。这些努力将主要用于实验室的细胞培养;然而,几乎可以肯定的是,未来在动物甚至人体研究中存在潜在的可能性。

这项研究还为微生物世界中的药用潜力提供了独特的视角。炭疽病一直被视为健康的主要敌人和可能的恐怖剂。虽然情况可能如此;但当对该细菌的实际机制进行分解和分析时,可以为研究、开发甚至创新提供新的方向。诚然,并非每个人都想加入炭疽病的行列,但随着像这样的积极结果越来越多,未来有望减少担忧,这不仅是由于炭疽杆菌,也是由于癌症。

 

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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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