一支疫苗,何时能为我们预防癌症 | 癌症疫苗的前世今生

作者: Jacqueline Howard

来源: 环球科学

发布日期: 2018-03-20

癌症疫苗的研究历史悠久,从19世纪的科利毒素到21世纪的个性化癌症疫苗,科学家们不断探索如何利用免疫系统来对抗癌症。尽管经历了多次失败,但随着技术的进步,个性化癌症疫苗的研发显示出巨大的潜力,未来可能为癌症预防和治疗带来革命性的变化。

我们会有一天能接种抗致命肿瘤疫苗吗?让我们来大致浏览一下肿瘤疫苗研究的过去,现在与未来。当大多数人想到疫苗时,可能会想起自己每年接种的流感疫苗,或者带自己的孩子去接种小儿麻痹或麻疹疫苗,却很少会联想到癌症,但这一情况似乎正在改变。在过去的几十年里,癌症疫苗以一种免疫治疗的形式应时而生,免疫治疗是一种刺激或恢复身体自身免疫系统的治疗方法,可以帮助阻止癌症发生,或者可以帮助治疗已存在的癌症。

HPV 疫苗作为其中最广为人知的癌症预防性疫苗,帮助人们免于人类乳头瘤病毒(HPV)的感染。而某些 HPV 感染与宫颈、阴道、外阴、阴茎、肛门、直肠和头颈部癌症相关。

第一个被美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration in the United States)批准的癌症治疗性疫苗是 Provenge(又名 sipuleucel-T),该疫苗可以利用病人自身的免疫系统来攻击癌细胞,并被批准用于一些前列腺癌患者的治疗。针对癌症,各种疫苗的策略就是教会免疫系统去识别称作抗原的蛋白,或一部分仅出现在癌细胞而非普通细胞表面的蛋白。

通过靶向这类蛋白,免疫系统可以在保证普通细胞完好无损的同时,专门只清除癌细胞。现在,让我们来回顾一下癌症疫苗研究在过去取得的成就与失败,展望一下未来的研究方向。19世纪,被称为“癌症免疫治疗之父”的研究员 William Coley 在他的癌症患者身上发现的现象永远改变了癌症研究的进程。他观察到,某些癌症病人出现的发烧感染症状,如皮肤细菌感染导致发烧,有时候与癌症消退存在相关性。

为验证这一观察,Coley 调制出一种细菌混合物。他使用后来被称为科利毒素(Coley's toxins)的混合液去感染他的癌症病人,试图激发他们的免疫系统,不仅仅去攻击这些细菌感染,还攻击出现在身体其他部位类外来物,例如恶性肿瘤。尽管有包括该案例在内的其它案例,但科利毒素在接下来的几年内并没有被广泛接受为一种可能的癌症治疗方案。1920年到1930年,观念的转变。

因为没有统一的制造标准,所以每一批剂量都有所不同,某些可能比其它更有效,所以产生的反应是非常不同的。一些病人有反应,而另一部分人则没有,也没有人知道是为什么……之后,放射治疗被发现,所以放射治疗成为了一种治疗癌症的新方法,它产生的效果比科利毒素更可靠,这使它更广泛地被用作癌症治疗。到1920年,Coley 的研究受到了来自骨肉瘤登记中心的强烈抵制,该中心旨在统一规范骨癌的诊断和治疗。

并且根据2006年《爱荷华整形外科》(The Iowa Orthopaedic Journal)期刊发表的一篇论文,登记中心的成员驳回了 Coley 的想法,认为科利毒素无效。随后,曾经批评过 Coley 研究的《美国医学协会》期刊在1934年发表了一篇社评,指出他的免疫疗法可能需要进一步研究。1950到1970年,结核病疫苗的再利用。

Coley 的女儿,Helen Coley Nauts,在1953年成立了癌症研究所,重新启动她父亲创始的研究。而同一时期,癌症免疫学家 Lloyd Old 博士和其他研究人员则着手研究将称为卡介苗(bacille Calmette-Guérin,缩写 BCG)的结核病疫苗杆菌疫苗纳入一种实验性的癌症治疗方法。BCG 后来发展成为一种治疗膀胱癌的免疫疗法。

根据美国癌症协会(American Cancer Society)的研究显示,一旦 BCG 通过导管直接进入膀胱,它就会激活人体免疫系统细胞并将其吸引到膀胱。1971年,Old 被任命为癌症研究所的医学主任,在接下来的几年里,他和其他研究人员通过许多其他研究继续推进癌症疫苗的研究。尽管,其中一些研究并不像其他研究那样成功。20世纪80年代-21世纪,聚焦抗原。

使用疫苗的时候,研究人员通常通过给免疫系统提供靶点来刺激免疫系统攻击癌细胞。那些位于癌细胞表面的靶点就称为抗原。但是人体正常细胞有时也会突变出与癌细胞相同的抗原。当这种情况发生时,免疫系统不仅仅会攻击癌症,也会攻击患者自身,从而导致疫苗失效,甚至有致命的风险。

为了解决这个问题,Old 开始进行癌症特异性抗原检测的研究,该研究是癌症疫苗联合研究合作项目的一部分,而后者则是癌症研究所与路德维希癌症研究所在2001年发起的共同合作研究。2010年代,希望和宣传。2010年,在美国食品药品管理局批准 Provenge(又名 sipuleucel-T)用于治疗前列腺癌之后,癌症疫苗隆重回归。五年之后,古巴和美国的科学家合作开发一种肺癌疫苗。

他们的早期试验表明,与没有接种疫苗的患者相比,这种治疗方法可以帮助60岁以下的患者多活11个月。2016年,研究人员发现,用病人自己的急性白血病细胞制造的个性化癌症疫苗可能有助于预防疾病复发。他们在 《科学转化医学》(Science Translational Medicine)期刊上发表了这一研究成果。

研究人员对17名接受化疗的急性骨髓白血病患者进行了疫苗测试,发现患者对疫苗具有良好的耐受性,在接种疫苗后,平均在4年零9个月的时间内,有12名患者的症状有所缓解。尽管一些研究已经表明某些癌症疫苗是有效的,但是其他的癌症疫苗试验并没有取得成功。

例如,赛德斯医疗(Celldex Therapeutics, Inc.)在2016年宣布, 原本已经进入三期临床研究的胶质母细胞瘤(参议员 John Mc Cain 去年被诊断出的一种侵袭性脑癌)候选疫苗中止继续试验,原因是“对于具有微小残留病灶的病人来说,其总体存活率没有达到统计显著性。

”此外,去年德国 CureVac 公司宣布,虽然没有发现安全问题,但一种前列腺癌候选疫苗由于在二期临床试验中未能改善患者的存活率而宣告失败。以上这些仅仅是其中几个癌症疫苗研究失败案例。然而,随着研究的继续推进,科学家们正在将注意力转向个性化癌症疫苗,这意味着疫苗可以针对单个病人体内特定的癌细胞突变进行定制。

随着 DNA 测序技术的进步,我们最近已经看到个性化癌症疫苗的出现,而在未来,我们很可能会看到这种策略的爆发,而且最有效的方法就是将疫苗与其它靶向各种肿瘤免疫逃逸机制的药物联合使用。在几年之前,个性化癌症疫苗的想法似乎“太科幻”了,但随着研究的发展,却越来越可能实现。为了制造一种个性化癌症疫苗,需要去观察专门发生在每个病人癌症中的基因变化,并迅速量身定做出病人专属疫苗。

通过这种方法,任何癌症患者都可以使用‘私人定制’疫苗来治疗癌症或预防癌症复发。2018年,由斯坦福大学研究人员领导的两项独立研究表明,实验性疫苗可以用来治疗小鼠癌症。其中一篇最近发表在《科学转化医学》期刊上的文章指出,尽管是由基因驱动的原发性癌症,疫苗仍然在老鼠身上消除了癌症的痕迹。该研究实验包括对数百只小鼠进行基因工程改造,让它们患上淋巴瘤、黑色素瘤、结肠癌和乳腺癌。

在其中一项实验中,研究人员发现,在90只接受疫苗治疗的小鼠中,只有3例的肿瘤偶尔复发。斯坦福大学的另一项研究发表在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)期刊上,研究人员发现,一种通过诱导性多能干细胞开发出的癌症疫苗可以有效预防乳腺癌、肺癌和皮肤癌的生长。诱导性多能干细胞是经基因重新编程改造为胚胎干细胞样的成体细胞,而疫苗中的这些细胞具有与癌症相似的抗原。

研究人员对6到8周大的年轻成年雌鼠进行了疫苗接种。四个星期以后,他们给小鼠注射癌细胞,并在接下来的4周内监测小鼠肿瘤的生长。在这四周内,研究人员发现,接种了疫苗的小鼠体内的肿瘤在缩小,而未接种疫苗小鼠体内的肿瘤则在增大。甚至在癌症发展之前,我们就制造机会激活免疫系统来靶向潜在的癌细胞。

这就是支撑我们研究的整个思想基础:你把可能出现在你未来癌细胞内的一系列候选抗原提早提供给免疫系统,所以这时你的免疫系统已经准备好应对癌症了,一旦这些细胞开始出现,免疫系统就可以开始攻击它们。小鼠的免疫系统与人类的免疫系统不一样,所以观察我们在小鼠身上发现的东西是否会出现在人类身上,这将很有意思。研究人员目前正计划针对人类展开初步研究。

基于疫苗中干细胞与各种癌症细胞之间的相似之处,研究人员认为他们的疫苗也可以对抗一些其它类型的癌症。50年前,麻疹、腮腺炎和风疹疫苗被开发出来,并挽救了许多人的生命,如果20年后,人们可以通过接种自己的诱导性多功能干细胞疫苗来预防癌症,这难道不也会很美好吗?

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