斯蒂芬·约翰斯顿梦想着未来人类可以通过一次注射来保护自己免受所有类型癌症的侵害。正如这位生物化学家所设想的那样，这种预防性注射将训练免疫系统在癌细胞扩散形成恶性肿瘤之前将其清除。问题在于：许多肿瘤专家坚持认为这在科学上是不可能的。
该概念的批评者表示，肿瘤细胞的基因过于复杂，无法通过锁定任何一个目标来始终如一地进行阻止。然而，约翰斯顿和亚利桑那州立大学的同事们在过去的 12 年里一直在研究一种实验性疫苗。他们测试了数百名患有癌症的人和狗的血液，以确定潜在的疫苗靶点，然后提出了疫苗混合物并在数百只患有肿瘤的小鼠身上进行了实验性测试。研究人员认为，他们现在已经确定了一种配方，这种配方具有阻止肿瘤形成的能力。约翰斯顿说，他的疫苗混合物说明尚未公开，因为他做出了战略性决定，在获得知识产权之前不发布它们。
但今年 7 月，美国的三所大学将开始下一阶段的工作——测试他的候选疫苗在犬类中预防所有类型癌症的能力。这将是迄今为止规模最大的干预性犬类临床试验，涉及至少 800 只健康的宠物。（第二大的是一项涉及 360 只狗的心脏病试验。）一半的狗将被随机选择接受注射，另一半将注射安慰剂。然后，两组将追踪五年，以观察癌症迹象或任何令人担忧的副作用。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑订阅我们的获奖新闻报道来支持我们 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
癌症是宠物犬死亡的主要原因，因此如果这种疫苗成功，将对它们的主人来说是一个福音。它也可能成为人类癌症研究的改变者。“他在狗身上做这件事很令人兴奋——因为狗在免疫学和基因上与人类相似，”华盛顿大学癌症疫苗研究所的助理教授萨沙·斯坦顿说，她与约翰斯顿的工作无关。斯坦顿说，像人类一样，拉布拉多犬、吉娃娃犬、哈士奇犬及其同类具有很大的遗传变异性，并且在非无菌环境中磨练了它们的免疫系统，这使它们成为比实验室啮齿动物更好的测试模型。我们的四条腿朋友患癌症的概率也与人类大致相同，终生风险约为 30% 至 40%。在人类中发现的100 多种癌症中的大多数也在狗身上发现。在许多癌症中，犬类和人类肿瘤在显微镜下是无法区分的。而且由于狗的寿命较短，肿瘤发展速度加快，约翰斯顿说他可以比在人类身上更快地确定癌症疫苗在狗身上的有效性。
癌症疫苗的研究最近激增，这得益于利用免疫系统攻击肿瘤的免疫疗法的增长。自 2014 年以来，全球已进行 300 多项癌症疫苗临床试验。但大部分工作都集中在治疗性疫苗接种上——那些为对抗特定患者的肿瘤而量身定制的疫苗。在使用这种方法时，研究人员通常会对肿瘤的 DNA 进行测序，并创建一种由癌细胞蛋白和白细胞组成的定制治疗混合物。如果一切顺利，一旦将该混合物注射回患者体内，其肿瘤特异性蛋白应会引起 T 细胞的强烈反应，从而帮助身体摧毁癌症。
相比之下，约翰斯顿说，他在亚利桑那州立大学生物设计研究所创新医学中心的团队正在尝试开发一种通用的预防性癌症疫苗——一种可以在肿瘤形成之前使用的注射剂。他可能正在垄断这种预防工作，因为医学界的共识是：“这在生物学上是不可能的，”正如美国癌症治疗中心肿瘤学家兼医学和科学总裁莫里·马克曼所说。“这是幻想。它与我们今天所知道的关于癌症的一切都背道而驰。”
马克曼指出，癌症不被认为是一种疾病，而是数千种不同的疾病。他补充说，每个单独的肿瘤都受到独特、复杂的 DNA 突变的影响，因此创建一种疫苗来预防不同的疾病被广泛认为是不可能的。但约翰斯顿说，当他的团队查看 RNA——携带 DNA 遗传指令的信使分子时，他测试的所有癌症都出现了常见的复制错误：人类的五种主要类型和狗的八种类型。约翰斯顿说，这些共性使他相信，出于疫苗设计的目的，癌症可能被视为一个实体。
约翰斯顿方法的关键在于关注癌细胞在体内复制时的错误率。为了让细胞构建自己的新版本，DNA 首先被转录或复制到 RNA 中。细胞读取 RNA 并使用该信息来产生适当的蛋白质，用于构建自己的新版本。生物学家和医生都知道，健康的细胞是非常有能力的复制者。但是，快速分裂的癌细胞在转录过程中会犯更多的错误。“在癌症中，整个错误率上升了大约 10 倍，”约翰斯顿说。他专注于一种称为“移码”的错误，这种错误在癌细胞中很常见，并且强烈刺激免疫系统。在移码中，一个添加或删除的称为核苷酸的分子构建基块会使细胞的复制齿轮箱发生故障。通常，一个由三个部分组成的核苷酸字符串（通常用字母表示）编码特定类型的蛋白质。但是，一个错误的或缺失的核苷酸会使指令混乱——导致无法成为所需蛋白质的胡言乱语配方，而是一种称为肽的蛋白质成分。如果这些肽有足够的不规则性，免疫系统可能会将其识别为问题并将其标记为销毁。约翰斯顿希望他的疫苗通过启动两种类型的免疫系统工作人员——称为 B 细胞的记忆细胞以及 T 细胞“士兵”——来记住并追捕这些肽，从而促进这一过程。
为了设计实验性疫苗，约翰斯顿的团队仔细研究了数百名人类和狗的肿瘤细胞。在 100,000 种可能的移码肽中，他们选择了 30 种在两种物种的多种癌症中普遍存在的肽。他们将这些肽放入可以注射到皮肤中的疫苗中。其想法是，特定的细胞将抓住肽并将它们呈递给 T 细胞和 B 细胞——类似于向免疫系统的控制人员展示“通缉”海报。这使 T 细胞对移码产生“记忆”——当 T 细胞看到它们时，它们会杀死携带它们的细胞。至关重要的是，这种早期引入将使免疫系统能够在较少的细胞时摧毁这种携带移码的细胞，而不是在它们形成具有数十亿高度进化细胞的肿瘤之后。
这个过程可能存在风险。例如，非癌细胞有时会产生移码，但斯坦顿说，这种细胞往往是不正常的，无论如何都会被摧毁。不过，她指出，任何时候刺激免疫系统，它都可能在攻击突变细胞的同时攻击健康细胞，从而带来副作用的风险。约翰斯顿说，他的团队之前在三只狗身上测试了疫苗，没有发现任何安全问题。临床试验将寻找潜在的副作用，并尝试确定这种疫苗是否可以预防癌症。
科罗拉多州立大学、威斯康星大学麦迪逊分校和加州大学戴维斯分校这三个地点计划为约翰斯顿的新研究接种 800 只中年犬。在此后的几年里，每只狗都将接受加强剂量和体检。约翰斯顿认为，研究人员将在一年或两年内了解该预防措施是否有效。根据他在人类和狗血液中进行的初步测试，他们希望它能预防多达 80% 的新肿瘤，从而促成了这项试验。
斯坦顿对约翰斯顿的工作很感兴趣，但她说：“一个绊脚石可能是这些[移码肽]在不同肿瘤类型中的表现或多或少，因此你可能会有一种肿瘤类型特别有效，而在另一种肿瘤类型中则不然。”约翰斯顿还在考虑根据每种肿瘤的特征性移码错误来创建针对特定癌症（如乳腺癌、肺癌和胃癌）的预防性疫苗。斯坦顿说，这种方法更有希望。
然而，马克曼仍然不相信这两种方法都有效。“我绝不批评这个人或任何其他有想法并想尝试它并且将以严谨的方式去做的人——我赞赏它，”他说。“我只是说这个概念存在致命缺陷。”
癌症每年导致约 880 万人死亡，其中70% 来自中低收入国家，许多人负担不起花费数万美元的治疗费用，约翰斯顿指出。这是他认为开发预防性疫苗并使其价格合理如此重要的原因之一。“没有人提出任何其他可能制造预防性疫苗的方法，”他说。“因此，如果我们是唯一的选择，而且即使有 10% 的可能性它可能有效，我们也应该尝试一下。”