癌症医学的下一场革命

个性化癌症疫苗的梦想不仅是可行的,而且是可以实现的

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


尽管在设计新药方面付出了无数的心血和汗水,但对抗疾病最强大的武器之一就存在于我们自己的身体中。我们只需要合适的工具来释放它。

经过数百万年的进化,我们身体的免疫系统已经变得非常精细,可以保护我们免受细菌和病毒等外来入侵者的侵害,或者免受自身细胞中产生的有害变化,如癌症。免疫系统是对抗疾病的终极伙伴,因为它具有多重防御,适应性强且具有记忆力。疫苗——也许是医学史上最具变革意义的突破——之所以有效,正是因为它们利用了这种独特的力量。通过使用疫苗训练免疫系统识别和攻击病原体中发现的外来蛋白质(称为抗原),我们将天花、脊髓灰质炎和麻疹等传染病降服。

我们现在可能已经能够有效地将这种方法用于抗击癌症。虽然癌症疫苗的概念并不新鲜,但新一代个性化癌症疫苗可能会在以前的尝试失败的地方取得成功。


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癌症疫苗面临的挑战——以及其历史充斥着如此多失败尝试的原因——是癌细胞与健康细胞非常相似。癌细胞蛋白质只有很小的变化,通常是肿瘤发展过程中积累的突变引起的。虽然在某些类型的癌症中可能存在数千个此类突变,但在其他情况下,该数量可能少于 10 个。

科学家多年前就假设,癌症特异性突变会被免疫系统识别为外来物质,但直到最近我们才开始充分理解这些突变在多大程度上塑造了免疫反应。这些突变对于每种癌症都是独一无二的,并且在历史上一直难以识别。幸运的是,基因组测序和计算机科学的快速进步已使我们能够到达这样的程度:我们的实验室和其他实验室能够识别和表征个体肿瘤样本中的这些癌症突变(称为新抗原)。

科学家们正在抓住这个机会,为每位患者开发量身定制的新型癌症疫苗。该过程首先对患者癌症的基因组进行测序,以识别肿瘤特异性突变并预测新抗原。该信息用于创建一种新的且独特的疫苗。由于疫苗接种,患者的免疫系统学会识别并攻击表达这些特定新抗原的癌细胞。这是个性化医疗的终极形式。

这种个性化癌症疫苗已经在临床中进行了测试,并显示出刺激 T 细胞免疫力的潜力。然而,任何癌症疫苗都可能必须与其他治疗方法(如其他癌症免疫疗法)结合使用,才能充分发挥其效力。

一个主要原因是,即使免疫系统非常适合对抗外来入侵者,某些癌症仍然可以逃避免疫系统。事实上,即使在免疫系统检测到癌症是外来物质的情况下,癌细胞也可以通过表达称为免疫检查点的蛋白质来阻止 T 细胞攻击。

一种称为检查点抑制的免疫疗法通过移除免疫系统上的这些分子“刹车”来发挥作用。目前批准的检查点抑制剂免疫疗法正在彻底改变癌症治疗。但是,尽管有些人表现出前所未有的疗效,但许多人根本没有反应(通常,反应率约为 10% 到 30%)。检查点抑制剂免疫疗法似乎仅在免疫系统自发/先前识别出癌细胞的人群中有效。

解决这个问题可能需要一记组合拳:一种“启动”免疫系统识别疾病的疫苗,结合一种像检查点抑制剂这样的“移除刹车”的药物,使免疫系统能够攻击癌症。

疫苗的性质可能有所不同,但一种有前途的策略是使用 mRNA。这些基于 RNA 的疫苗可以编码多种新抗原。注射后,mRNA 被称为树突状细胞的特殊免疫细胞摄取并翻译成新抗原。mRNA 还刺激树突状细胞训练 T 细胞识别这些新抗原。然后,T 细胞在全身寻找并摧毁癌细胞。

RNA 是一种有吸引力的疫苗递送平台,原因有几个。与基于 DNA 的疫苗相比,它没有整合到宿主细胞基因组中并引起有害基因组改变的风险。它还具有刺激免疫系统的内在能力,这是疫苗功效的关键组成部分。最后,RNA 序列可以在标准化生产过程的背景下轻松定制——这是扩大此类药物生产规模的重要考虑因素。

从肿瘤样本的基因组测序到交付定制的基于 RNA 的疫苗,整个过程可以在几周内完成。这种为每位患者开发基本上是全新药物的周转时间是真正前所未有的,并且足够快,具有临床实用价值。

与历史上任何其他类型的药物不同,所有被诊断患有癌症的患者都可能从这些个体化定制的治疗中获益。与检查点抑制剂或靶向疗法相结合,它们可能会在不久的将来对癌症治疗产生巨大影响,并可能最终成为所有癌症治疗的支柱。   

进化赋予了我们一种令人难以置信的抗病工具,那就是我们的免疫系统。通过运用这种工具,我们有巨大的潜力实现癌症治疗的新时代。

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