治疗癌症:人类会最终取得胜利吗?

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今天我们转发一个癌症科普文章。

一、传统模式下,医生怎么杀死癌细胞?

目前在恶性肿瘤(癌症)的治疗方法上,有三大传统常规手段:

手术:手术切除肉眼可见的瘤体,切掉癌细胞;

放疗:全称是放射治疗,通过高能射线破坏癌细胞;

化疗:全称是化学治疗,通过药物经血液杀死癌细胞;

1、局部战争一:手术切除癌细胞

癌细胞没有扩散,而且长在能切的部位,那么切除确实是最好的办法,治愈率非常高,说十拿九稳也不夸张。

老生常谈:治疗癌症,早发现最重要。

但是,癌细胞组织特别松散,很容易脱落,若遇到庸医,把肿瘤弄破了,哪怕只是逃出去几个癌细胞,很可能就会东山再起。1克的肿瘤团块,就有10亿个癌细胞,掉下一丁点,妥妥就少半条命。

最麻烦的是,目前任何技术,都无法检测出体内残存的少量癌细胞,更分不出这是手术后残留的,还是手术前扩散的,都得等上三五年再说。因此,找个好医生动刀很有必要。

2、局部战争二:放射治疗(放疗)

如果没法手术或者担心手术后有残留,并且癌细胞祸害的区域仍在局部,就可以考虑放疗(放射治疗)。

传统放疗一般用伽马射线之类的,这玩意儿简直就是机枪扫射,不管好人坏人,鸡犬不留,而且放射线本身也是一种致癌物,会增加正常DNA出错的概率,副作用贼大。

为了减少副作用,最近几年科学家正在尝试用质子束进行放疗,就是所谓的“质子疗法”,也是放疗的一种。

我们可以看作是放疗的升级版。

质子重离子在以接近光速的速度运行,形成射线,在肿瘤前端只释放很小的能量,尽可能避免对正常组织造成损伤,而到达肿瘤部位时才会释放大量能量,形成能量峰值,从而杀灭肿瘤细胞。

优点:

概括为:无创伤,照射精准,而且毒副作用低,肿瘤局部控制率也较高。

这两张图用通俗易懂地话来解释:就是传统的放疗,射线的能量会随着进入人体的深度而衰减,到达肿瘤部位时,一路上经过的其它器官受到的辐射量会比较大。(这也是为什么有时会从好几个方向去对肿瘤进行照射,以分散对其它器官的辐射)。

质子重离子,能做到在体表和路途上的能量衰减很少,能量直到指定肿瘤部位才突然爆发,然后剂量迅速跌落。因此,质子重离子对肿瘤杀灭能力更强,且对正常组织保护更好。

2014年上海市质子重离子医院所做的第一批临床试验安全性评估显示,35例患者对粒子治疗的耐受性很好,放疗期间患者一般情况良好,体重也没有因为接受放疗而下降。这35例患者共计接受了843次照射,没有1例因为放疗的毒副作用而推迟或中止放疗。由此可见,质子重离子放疗效果远远优于普通光子放疗,极大程度上提高了肿瘤患者的治愈率和生活质量。

故有这样一个说法:质子重离子放疗就是“立体定向爆破肿瘤”。

质子重离子放疗的致命缺点:一个字:贵!

3、全面战役:化学疗法(化疗)

如果癌细胞扩散全身或者白血病这类非实体肿瘤,通常就得化疗。

用化学药治疗的逻辑是,先找到癌细胞和正常细胞的区别,再开发相应的化学药物。但癌细胞源自正常细胞,两者差别不大,早些年,科学家只知道癌细胞比正常细胞分裂速度更快。无奈,只能拿这个做文章。

早期的化疗药不管正常细胞和癌细胞,只是粗暴地抑制所有细胞的分裂速度。这下就炸锅了,看看正常细胞的更新周期:肠细胞2-5天,皮肤细胞28天,白细胞2-3周,红细胞4个月,肝细胞5个月……只有神经细胞、心肌细胞等少数细胞是一辈子不更新的。

化疗药这么蛮干,虽然对抑制癌细胞很有效,但也对人体产生了系统性的负面影响!最显眼的就是,分裂旺盛的头发被长期抑制后,患者大多成了光头。

可即便是“两害相权取其轻”的妥协方案,依然耗费了无数人的心血。

二、化疗进阶:靶向药杀死癌细胞

早期的化疗药不管正常细胞和癌细胞,只是粗暴地抑制。医学科学家们急需找到一种解决方法,使得化学药物只杀死癌细胞。

这就需要能识别癌细胞,开展精确打击

到了21世纪,癌症治疗开始不再是简单粗暴的无差别攻击,而是寻找癌细胞和正常细胞之间更多的不同点,这就是“靶向药”的概念。

靶向药物(也称作靶向制剂)是指被赋予了靶向(Targeting)能力的药物或其制剂。其目的是使药物或其载体能瞄准特定的病变部位,并在目标部位蓄积或释放有效成分。靶向制剂可以使药物在目标局部形成相对较高的浓度,从而在提高药效的同时抑制毒副作用,减少对正常组织、细胞的伤害。

靶向药物本身就是一种化学治疗,只不过靶向制剂具有专杀的作用,对正常细胞伤害少,相当于定位狙击。也就是“打靶”的最形象比喻。

靶向药为特定癌细胞量身定做,这和破解密码差不多,开发成本极高,可一旦癌细胞更改了密码,那之前的工作就白费了。

事实上,总会有一些癌细胞能抗住靶向药的攻击,因为癌细胞可以躲到几乎任何地方,而药物却不可能在每个地方都达到足够杀死癌细胞的浓度,于是,癌细胞的耐药性就出现了。

癌细胞有两大依仗:更快的分裂速度、更高的突变概率,这本质上是加速了进化速度。如果继续用靶向药的思路去破解密码,代价会越来越大,到头来人类很可能就陷到了癌细胞的迷宫里。

以死亡数最高的肺癌为例,EGFR基因突变导致的非小细胞肺癌是最常见的一种肺癌。第一代靶向药很快问世了,2003年上市的易瑞沙,2004年上市的特罗凯,还有2011年上市的凯美纳。

尽管是很了不起的事情,可患者在服用第一代肺癌药后,几乎全都出现了耐药性。短则几个月,长则几十个月,EGFR基因就出现了新的变异,密码一改,靶向药自然就没用了。

于是,2013年第二代肺癌药阿法替尼上市,这显然不是终点,2015年第三代肺癌药奥希替尼上市,但依然无法阻止EGFR基因的突变,现在第四代肺癌药也已经上路了,未来肯定还有第五代……

需要注意,第三代不见得比第一代先进,只是因为癌细胞不停更换密码,就需要用不同抗癌药去破解,至于到底该吃第几代,千万听医生的,不可自作主张。

按这路数走,很难追上癌细胞的步伐,咋办?

三、改变思路:人类第一次总攻

反思一下人类对抗癌症的思路,都是用药物直接攻击癌细胞,而忽略了人体最强的武器:免疫系统。

免疫系统一旦投入战斗,不会放过任何一个入侵者,这就是人民战争的汪洋大海。

思路是挺好,但现实不太友好。

免疫系统运行的复杂性堪比国家政府,各种细胞分工合作的精细程度让人咋舌,工程学告诉我们,越复杂的设备越容易出问题,免疫系统自然不会例外。

1、免疫系统两个漏洞

漏洞一:

免疫系统的战斗原则一般是先识别再杀伤。如果免疫系统要对人体每一个细胞进行识别检查,那肯定得累死,咱们摄入的食物不足以支撑如此高能耗的行动。所以,人体细胞进化出了一种自我检查的能力,它们把检查结果通过一种叫MHC的分子展示在细胞表面。

这样一来,免疫系统的工作量就大大降低了,只要看一下细胞表面的MHC分子就算完成了日常检查。比如,如果有个细胞被病毒入侵了,那么它呈现的MHC分子就会有异常信号,T细胞就会赶来把这个异常细胞杀死,完事后再让吞噬细胞清理战场,让一切恢复如初。

再比如,正常细胞变成癌细胞后,呈现的MHC分子通常也会有异常信号,是的,“通常会有”,因为癌细胞疯狂分裂,一定会产生很多乱七八糟的蛋白,所以产生的MHC信号必然会变异常,一旦这个信号被放出去,T细胞大军就会赶来杀敌。

癌细胞当然不会坐以待毙,在“不通常”的情况下,癌细胞会抑制MHC信号的呈现,只要不让MHC信号送到细胞外面,就能成功躲避免疫系统的检查,然后也就没T细胞啥事了。

我们姑且把这类癌细胞称为:不放信号的癌细胞

漏洞二:

除了这些胆小的癌细胞,还有一些胆大的癌细胞,它们敢于和T细胞正面硬抗。

T细胞因为杀伤力太强,稍有不慎就会对正常细胞造成误伤,所以免疫系统进化出了一套暗号系统,沿途的正常细胞通过和T细胞对暗号,避免被误伤。T细胞表面用来对暗号的蛋白,学名:免疫检查点

正常细胞如果把暗号对错了,T细胞也会毫不留情出手,这就是免疫缺陷疾病,如,类风湿关节炎、红斑狼疮。

在成千上万的癌细胞中,也会有个别癌细胞蒙中暗号,躲过T细胞追杀。

我们姑且把这类癌细胞称为:能对暗号的癌细胞

总结来说,癌细胞通过这两个漏洞,只是躲过了免疫系统的检查和追杀,并不是在正面战场堂堂正正击败T细胞。换句话说,只要免疫系统堵住漏洞,那么T细胞杀死癌细胞依然和切菜一样容易。

2、给免疫系统打补丁

这就是所谓的“免疫疗法”。

免疫疗法是人类第一次对癌症发起的总攻,意图彻底解决所有癌症,只是战事并没有那般顺利。

补丁一:

2018年诺贝尔医学奖颁给了美国的詹姆斯艾利森和日本的本庶佑,以表彰他们在癌症免疫疗法上做出的开创性工作。免疫疗法,是当年的十大科技突破之首。

艾莉森找到的CTLA-4蛋白是人类首个被发现的“免疫检查点”,也就是癌细胞和T细胞对的暗号。艾莉森提出了一种全新的对抗癌症思路,他设计了一种药物专门结合CTLA-4蛋白,破坏这个暗号系统,于是,T细胞就开始重新追杀癌细胞。

2011年FDA批准用于治疗晚期黑色素瘤的新药Yervoy,正是基于这个原理。

但事情很棘手,因为T细胞的CTLA-4蛋白被破坏,很多用CTLA-4暗号的正常细胞也被T细胞杀死了。很多患者得了严重的自身免疫缺陷疾病,癌症患者最忌讳的就是降低免疫力,这很容易引起癌细胞的反扑。

所幸,日本科学家本庶佑发现了另一个重要的暗号:PD-1。

PD-1是当前医学界大热的研究点,原因有二:第一,正常细胞不太喜欢用这个暗号;第二,癌细胞特别喜欢用这个暗号。

这还有啥好说的,2014年FDA批准了两个新药,欧狄沃和可瑞达,专门破坏T细胞上的PD-1蛋白,可以用来治疗:黑色素瘤、非小细胞肺癌、结直肠癌、肾癌、肝癌、胃癌……

一种药可以治疗这么多癌症,也就电线杆上的广告才敢说。不过PD-1的广告可不是贴在电线杆上的,而是美国前总统卡特。

2015年8月,90岁高龄的美国前总统卡特诊断出黑色素瘤,这是一种恶性程度极高的癌症,晚期的五年生存率只有5%!90岁的高龄无法化疗,而且癌细胞已经扩散到肝脏和大脑,这情况,就是大罗神仙下凡,也只能准备后事了。

但奇迹就这么发生了,可瑞达治疗仅仅4个月后,卡特体内的肿瘤彻底消失了!现在已经过去了4年半,卡特依然活奔乱跳,最近有消息说,94岁的卡特和朋友们去猎火鸡而摔断了臀骨……癌症估计是痊愈了。

当然,不是每个人都像卡特这么幸运,晚期恶性黑色素瘤患者经过PD-1抑制剂治疗后,五年生存率只是提高到了30%-40%,而且有少部分患者出现了不同程度的免疫性炎症,因为很多用PD-1暗号的正常细胞也被T细胞杀死了,甚至还有万分之六的概率导致免疫性心肌炎,这是一种死亡率极高的疾病。

科学家又仔细研究了癌细胞对暗号的过程,发现癌细胞是产生了一种叫PD-L1的蛋白去结合T细胞上的PD-1蛋白,也就是说,癌细胞是用PD-L1蛋白对的暗号,这下就好办了。

2016年FDA批准了第一款PD-L1抑制剂,其原理是结合癌细胞的PD-L1蛋白,使癌细胞没法对上T细胞的暗号。话说,小盆友能分得清PD-1和PD-L1的区别吧。

截止2018年底FDA批准的PD-1/PD-L1抑制剂已经有6款了。除此之外,2018年12月中国国家药品监督管理局正式批准了国内首个自主研发的PD-1抑制剂,君实生物的拓益。和凯美纳一样,这也是中国医药界一个不小的突破。

PD-1/PD-L1抑制剂可以治疗几十种癌症,就是疗效仍不稳定,很多时候T细胞面对癌细胞还是有点发懵,可一旦有效基本就是治愈!本僧得强调一遍,一旦有效就是治愈,这是传统化疗药无法比拟的优势!

更重要的是,与癌症的这场战争中,人类终于看到了胜利的曙光,虽然只是曙光。

补丁二:

科学家除了对“能对暗号的癌细胞”穷追猛打,对“不放信号的癌细胞”也没有手软。

这类癌细胞因为不发出MHC信号而躲过了免疫系统的检查,于是,科学家就把免疫细胞提取出来,直接人为加上一套新的识别系统,使其能找到不放MHC信号的隐藏癌细胞,这就是:嵌合抗原受体T细胞免疫疗法,简称CAR-T。

美国小女孩Emily是全球第一个试验CAR-T疗法的儿童,这也让CAR-T名声大噪。

2012年6岁的Emily在急性淋巴性白血病两次复发后,已是回天无术,濒临死亡。宾夕法尼亚大学的科学家在征求家人同意后,死马当活马医,采用了当时并未被批准的CAR-T疗法。

他们在癌细胞表面发现了一个特殊的蛋白:CD19蛋白,于是,科学家提取了Emily的免疫细胞后,加上了一套能识别CD19蛋白的系统,体外培养增殖后,再重新注入体内。

然后,重回体内的T细胞开始疯狂攻击任何带有CD19蛋白的细胞,激烈的战斗使Emily身体状况更加危急,靠着呼吸机熬过了2周。

随后医生给艾米丽使用了免疫抑制药物,终于让发狂的T细胞冷静了下来。仅仅几个小时,Emily的情况迅速好转,在第二天的7岁生日时醒了过来。再一检查,体内的癌细胞已经完全消失。

直到现在,癌症一直没有复发,Emily每年都会拿着一块“cancer free”的牌子来纪念这个奇迹。

2017年FDA正式批准了首个CAR-T疗法。

CAR-T疗法斩获虽丰,但癌细胞还是顶住了攻势,因为像CD19蛋白这样的靶点并不好找。Emily的癌症是淋巴B细胞癌变引起的,而人体细胞只有淋巴B细胞才有CD19蛋白,所以科学家才会把CD19蛋白作为靶点。可这样会误伤正常的淋巴B细胞,所以Emily必须要注射免疫球蛋白来维持免疫力。

CAR-T疗法对淋巴B细胞引起的急性淋巴细胞白血病和非霍奇金淋巴瘤比较显著,还有一些不太成熟的研究:以ERRB2为靶点治疗肺癌,以前列腺特异性抗原为靶点治疗前列腺癌,以CAIX为靶点治疗肾癌,以Lewis Y为靶点治疗卵巢癌,等等,要走的路还很长。

CAR-T目前无法为人类取得彻底胜利。

补丁三:

顽强的科学家再次发动了新一轮攻势。

癌细胞其实有很多异常蛋白,这些蛋白若是单独出现,早就被免疫系统收拾干净了,正如进入体内的感冒病毒。但是因为有癌细胞的庇护,这些异常蛋白的MHC信号被屏蔽了。

这一轮进攻重点是:解除癌细胞的屏蔽。

科学家把癌细胞提取出来后,找出那些异常蛋白,然后人工合成,再把这些裸露的异常蛋白注入体内。这个工作极其复杂,复杂到本僧都不想多说。

这些异常蛋白大摇大摆进入体内,没了癌细胞庇护,自然不可能躲过免疫系统的侦查,很快蛋白特征就汇报给了总部。接着,T细胞大军出征,攻击任何带有这种蛋白特征的入侵者。于是,一脸懵逼的癌细胞就糟了池鱼之殃。

这过程和疫苗原理有几分类似,被称为“个性化癌症疫苗”,但其实这不算疫苗。

美国波士顿达纳-法伯癌症研究所和德国缅因兹大学,首次在临床试验中使用癌症疫苗治疗取得成功,两组团队的研究成果同时发表在2017年7月的《自然》上。

一共有19位黑色素瘤患者参与试验,美国科学家为每位患者找到了20多种异常蛋白,德国科学家则找到了10多种异常蛋白,将这些蛋白重新注入人体后,激发了T细胞的强烈应答。

19位患者中,12人肿瘤完全消失且无复发,3人在接受辅助治疗后肿瘤也完全消失,1人肿瘤明显缩小,还有3人实在是病情过于严重。

这无疑让人类战胜癌症的曙光又多了几分。

最新战况:

人类对癌症的第一波总攻可谓气势汹汹,攻城掠地,战功硕硕,但殊死搏斗的癌细胞也爆发出了惊人战力

2019年3月《自然》杂志为我们呈现了最新战况。在美国小女孩Emily身上创造奇迹的CAR-T细胞免疫疗法遭遇了有史以来最激烈的反扑,复发案例屡见不鲜。

你绝对想不到,狡猾的癌细胞将CD19蛋白这个靶点转移到了T细胞身上,使得T细胞自相残杀,直至消耗殆尽,残存的癌细胞趁机再度壮大。

现在,科学家又在谋划新一轮的反攻方案。加州大学已经从免疫系统里又找到了一位战力爆表的盟友:自然杀伤细胞。这哥们儿已经展现出比T细胞还要强大的潜力,很可能是下一波进攻的主力之一。

四、战略相持:人类会战胜癌症吗?

无论悲观者把癌症描绘得多恐怖,也无论乐观者把免疫疗法说得多神奇,个人以为,人类与癌症的这场战争至少是进入战略相持阶段了,人类虽然收复了很多阵地,但依然有不少啃不动的硬骨头。

本文特意加了很多时间点,仔细看看这些时间点,我们可以明显感受到人类对抗癌症时那种蓬勃向上的气象!

期望胜利的最硬的理由:将来有一天,当我们遭遇癌症的时候,你就会从心底里期盼,期盼科技能发展得再快一点!也许多活一天,就能听到人类反攻的号角:

癌症,再见!