与天斗,其乐无穷;与地斗,其乐无穷。与病魔斗……至少是责任重大。医生们得想出锦囊妙计才能破敌制胜,因此“以毒攻毒”这一计,早早就被人类用到了与各种疾病的斗争上。被写进各种教科书的詹纳发明牛痘疫苗消灭天花的故事,不就是再好不过的典例吗?(别说你没听过,Dr.Why表示完全不信……)
病毒能杀伤的可不只是正常细胞,即使是“无所不能、高度进化”的癌细胞,一旦中了感染的招,往往也难逃一劫。经过漫长的探索和发展,安进公司的溶瘤病毒疗法T-Vec在2015年正式获得美国FDA的批准治疗黑色素瘤,标志着人类抗击癌症的武器库里又多了一样新的利器。
一百多年的科学探索,换来的就是这两小瓶……
那就让Dr.Why开始讲述,这一百多年的漫长史话吧。
一切伟大的医学发展,都来自于最初那双敏锐观察到不寻常之处的眼睛。
身患白血病的患者们,少不了要和各种各样的感染作斗争,但感染却并不是完全有害无益的。1903年9月的一次学术会议上,密歇根大学医学院教授George Dock最先报告了一例1896年他所治疗的患者资料,这名女性白血病患者在患流感后,病情一度实现了短暂的完全缓解,而且与治疗用药无关[1-2]。
Dr.Why真不确定能看到人类战胜流感的那一天……
用一句很俗的话说,命运的齿轮,从此就开始转动了。从1922年牛痘病毒被最先证实存在溶瘤效果[3],到1952年的30年间,已有42种病毒进行了治疗肿瘤的动物实验,其中11种体现了疗效[4]。而在20世纪50和60年代,病毒学发展突飞猛进,一大批疾病的致病病毒被“验明正身”,随即被投进研究洪流之中,似乎溶瘤病毒疗法的黄金年代已经近在眼前了。
大好前景之下,也许真的没有人想到理想与现实的鸿沟。
做癌症研究的人,谁没在实验中杀掉一大堆的癌细胞呢?但从实验室进展到临床成功,可完全是另一回事了。
1949-1951年间,纪念斯隆-凯特琳癌症中心(MSKCC)的Alice Moore医生对俄罗斯远东脑炎病毒(即蜱传脑炎病毒远东亚型)的溶瘤效应进行了详细研究,她发现,虽然这种病毒对6种实体肿瘤体现了强大的杀伤效果,但病毒感染也同时导致了实验用的小鼠死亡,可以说是玉石俱焚[5]。
传播森林脑炎的是蜱虫,不熟悉?莱姆病了解一下?
但显然不少同时代的医生可没有这份谨慎感。以同在1949年开展的一项临床试验为例,参与试验的淋巴瘤患者们,直接被医生们输注了病毒性肝炎患者的血清……虽然试验中确实有部分患者病情短暂缓解,但连提纯都没有的治疗,安全性显然难以保证,最终有13名患者患上了病毒性肝炎(后证实为乙肝)[6]。
面对癌症患者的迫切需求,又受到初步疗效的鼓舞,这种安全性上的“小问题”并没有拦住轰轰烈烈的研究大军。即使是作为动物模型研究溶瘤病毒的先驱,Alice Moore后来也与MSKCC的同事Chester Southam联手开展了一系列后人看来非常激进的临床试验。
但由于缺乏病毒提纯手段,这些早期试验不仅治疗效果有限,甚至还有许多患者在不知晓具体试验详情的情况下,体内被一起注射进了病毒和癌细胞……由于社会伦理危机和FDA等相关部门对疗效的质疑,溶瘤病毒疗法在20世纪70和80年代热度骤降[7-10],包括在临床试验中一度治疗有效率高达40%的腮腺炎病毒,成果发表后也是无人问津[11]。
那时候科研界对溶瘤病毒的了解也就是冰山一角吧……
溶瘤病毒虽然一度被置之高阁,但并没有被彻底忘记。
玩过《瘟疫公司》的读者们,还记得游戏里是怎么介绍这种病原体的吗?“极不稳定,容易突变”,而不稳定性,正是制约溶瘤病毒疗法早期发展的一大瓶颈。医生们无法控制病毒对癌细胞发起定向杀伤,也不能把病毒的扩散范围局限在癌灶内,因此不仅疗效不佳,还难以控制病毒感染导致的器官损伤。
话说学医的人喜欢玩儿这个,会不会不太吉利……
“爱上了一匹野马,但家里没有草原”,估计就是说的这么一种心情……不过人类在漫长的历史中,没少花功夫逐渐将野生动物驯化为家禽家畜,这套路放到病毒上也相当合适,只不过用来驯化的工具不再是兽栏和鞭子,而是基因工程技术。
1991年,哈佛大学研究团队在《科学》上发表了利用溶瘤病毒治疗恶性胶质瘤的论文,标志着基因工程技术改造的新一代溶瘤病毒,正式走上历史舞台。
研究使用的是1型单纯疱疹病毒(HSV-1),但与过往的病毒相比,基因工程技术多添加了一个导致病毒胸苷激酶(tk)编码缺陷的突变。就是这小小的一点改动,使HSV-1病毒能专门靶向侵入处于分裂期的癌细胞,同时对正常细胞的影响有限,大幅降低了治疗副作用[12]。
好玩吧?会玩吧?没玩过吧?似乎可以叫朱时茂三连……
这篇论文在溶瘤病毒疗法的发展史上宛如一盏指路明灯,从2000年开始,溶瘤病毒的相关科研再度进入了井喷式爆发期,而基于这些进展,到2016年,已经有约40项相关临床试验在进行之中,囊括的病毒包括了腺病毒、单纯疱疹病毒、麻疹病毒等许多成员,针对的肿瘤则几乎涵盖了各种常见类型[13]。
为什么溶瘤病毒疗法受到追捧呢?经过这么多年的研究,医学界对它们的认知已经早就不限于当初观察到的那一线灵光,大体来说可以总结为以下三点机制:
首先就是溶瘤病毒的选择性杀伤了,不同的病毒可以识别不同癌细胞表面的特异性受体,从而感染癌细胞,在癌细胞内部复制增殖。这种感染过程与病毒感染正常细胞类似,但可以借助基因工程技术进行一定的改造以增强选择性。
在溶瘤病毒大量复制,杀灭癌细胞后,释放出的细胞残片和新的病毒还能进一步激活体内的免疫响应,增加效应T细胞的数量,改变免疫系统对肿瘤“熟视无睹”的状况[14-15]。临床试验已经证实,将溶瘤病毒和免疫检查点抑制剂治疗联合应用,可以显著提高PD-1抑制剂的治疗响应率[16-17]。
如果病毒自身的杀伤力还不够,那就拉上免疫系统一起干
而平时经常被大呼“进化超神”的癌细胞也会给自己挖坑。为了迅速代谢增殖,癌细胞会发生各种各样的代谢变化,但如果病毒也一起进去捣鬼的话……嘿嘿嘿。有研究显示,感染癌细胞的病毒竟然可以和癌细胞共享代谢通路,陪癌细胞一起疯狂增殖[18]……特洛伊木马里面的伏兵也拿不出这种招数啊。
还有,被病毒感染的癌细胞求救都无门。一般细胞被病毒感染时,会激活干扰素介导的免疫应答,但也许是为了不引起免疫系统的注意,癌细胞在干扰素通路上往往会出现缺失,于是面对气势汹汹杀进来的病毒就成了不设防状态[19]……极小剂量的病毒就足以在实验室条件下杀灭癌细胞。
经过现代基因工程技术的改造,溶瘤病毒疗法的安全性和稳定性也早已超越了50年前“泥沙俱下”的水平,临床试验中最常见的不良反应,也就是类似流感样的发热、全身不适等情况,一般无需特殊处理,而且疗效不易受到化疗、放疗等其他治疗手段的影响,联合应用可能大有作为[20]。
每次有文献提及溶瘤病毒的发展史,一般都不会绕过这个名字:Oncorine(安柯瑞),或者它的学名:H101,然后再说明一句,它在2005年成为世界上首个获批的溶瘤病毒疗法[21]。严格来说,Oncorine并不是中国科研人的成果,而是在被原开发公司放弃后,漂洋过海来到中国实现了复苏。
在临床试验中,Oncorine联合化疗对携带p53基因突变的头颈鳞状细胞癌患者治疗客观缓解率达到了79%,超过了单纯化疗的40%[21],不过欧美学者普遍对当时中国尚不成熟的药物审批流程存在疑虑,且这项试验没有把生存期作为主要指标进行考核,最终导致Oncorine没能在国际舞台上走得更远[22]。
直到2014年,中山大学颜光美教授团队在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表关于M1溶瘤病毒的科研成果,才标志着中国智慧真正在溶瘤病毒疗法研究上闪光。经过数年的发展,这种疗法有望在2018年底启动临床试验,真正投入实战检验疗效。
颜光美教授确实是个很有故事的人……不过细说的话话题又要偏了。
这M1病毒的故事,还真得好好说道说道,它属于甲病毒属(Alphavirus)内盖他病毒(Getah Virus)一种,是单链RNA病毒,早在1964年就被中国科学家在海南岛的蚊虫身上发现[23],但由于只在马、猪等动物身上传播,对人不具备致病性,发现后的40多年里并没引起多少重视[24]。
随着溶瘤病毒疗法的研究在21世纪初全面复苏,有科学家也把目光对准了诱导细胞凋亡能力强悍,能够杀伤癌细胞的甲病毒属[25],毕竟溶瘤病毒的大家庭永远不嫌多嘛。基于这种思路,颜光美教授的团队最早于2009年在胶质瘤模型上进行了验证,发现M1病毒也存在诱导癌细胞凋亡的能力[26]。
然后就是2014年让M1病毒真正走进公众视野的PNAS论文。颜光美教授带领的团队发现,M1病毒可以在基本不影响正常组织细胞的情况下,利用癌细胞表面锌指抗病毒蛋白(ZAP)的缺陷,选择性侵入癌细胞并大量复制,诱导细胞凋亡,而且ZAP缺陷在肝癌、结直肠癌、膀胱癌等多种癌症中都存在,意味着M1病毒不需特殊改造,就是一种天然的广谱杀伤病毒[27]。
M1病毒攻击癌细胞,还有那么点儿黑云压城的意思
当然,从实验室成功到造福患者还有很长一段路要走,颜光美教授的团队并没有就此停止探索。2016年,猴子动物模型实验证实了M1病毒疗法的安全性[28];2017年,发现M1病毒与靶向p97蛋白的抑制剂合用,靶向肝癌细胞的选择性可以增强3600倍[29];2018年,又确定了IRE1α和RHQQ两种可以预测M1病毒疗法预后的生化标记物[30-31]……
路漫漫其修远兮,吾将上下而求索,而终点相信不会太远了。
虽然有人认为,T-Vec疗法的获批也只是让溶瘤病毒疗法从童年进入了青春期,但在已经风起云涌轰轰烈烈的癌症治疗新时代,溶瘤病毒疗法的应用可能远不只是简单的杀灭癌细胞。此前Dr.Why也提到过免疫检查点抑制剂与溶瘤病毒的联合已经进入了临床阶段,还有科学家希望将溶瘤病毒改造为长期的癌症免疫增效剂或疫苗[32],或是配合放化疗、手术等传统手段。
这些想法都需要时间和试验来验证了。我们能做的,大概只有祝福它一飞冲天吧。
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