癌癥研究泰斗苦苦尋找令腫瘤轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)的大Boss，結(jié)果碰了一鼻子灰
羅伯特·溫伯格是腫瘤研究領(lǐng)域的泰斗，圖片來自biology.mit.edu
中國是世界上腫瘤負擔最重的國家，2020年中國新發(fā)癌癥457萬人，占全球 23.7%，腫瘤患者不僅數(shù)量龐大，而且5年生存率也較其他發(fā)達國家低許多，近十年上升至40%左右，美國這一數(shù)字為70%。事實上，我國腫瘤患者生存率偏低與我們對腫瘤的治療、篩查以及預(yù)防密切相關(guān)。很多腫瘤患者到了癌癥晚期才被發(fā)現(xiàn)、接受治療。
而這個階段的腫瘤很容易轉(zhuǎn)移，手術(shù)之后也容易復(fù)發(fā)，為何腫瘤細胞能夠逃脫放化療的治療？近年來，有一個理論認為這是腫瘤干細胞在做怪，這些細胞如同種子一樣，很早從病發(fā)灶潛入到身體的其他組織或器官，一旦時機成熟，就汲取身體的養(yǎng)分，快速分裂，建立新的根據(jù)地，讓患者痛苦萬分，甚至失去生命。
但現(xiàn)實情況是否是這樣的？本文作者在文中分析到，不管是腫瘤領(lǐng)域的大牛溫伯格，還是明星企業(yè)艾伯維，都在腫瘤干細胞療法領(lǐng)域碰了一鼻子灰。“有關(guān)癌癥干細胞的探索尚處在起步階段，充盈著未知和吊詭矛盾，同時也賦予了科學更多的想象空間”。
歡迎閱讀本文作者此前寫的其他癌癥科普文章：1.癌細胞胃口這么好，如何釜底抽薪“餓死”它們？；2.癌細胞也能玩 “特洛伊木馬計”，靠的是什么？；3.在腫瘤治療領(lǐng)域，為何它是半路殺出的黑馬；4.癌細胞的偽裝術(shù)：穿上馬甲后，它們就能躲過巨噬細胞的追殺嗎？；5.“瘋狂”抗癌史：從用活菌以毒攻毒，再到用犯人進行試驗，最終成就一個諾獎。
—— 悉達多·穆克吉
撰文 | 丁 零
責編 | 葉水送
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《眾病之王：癌癥傳》作者悉達多·穆克吉曾說過一句話：“人類恐懼癌癥，讓癌癥病人更惶恐不安的是復(fù)發(fā)”[1]。
2015年1月16日，乳腺癌復(fù)發(fā)奪走了年僅33歲青年歌手姚貝娜的生命，令人唏噓的是，2011年5月31日，姚貝娜做完乳腺癌切除手術(shù)后曾充滿希望地憧憬著：“以后每年6月1日都是重生紀念日”。
“復(fù)發(fā)”以外，癌癥病人最懼怕聽到的另一個詞是“轉(zhuǎn)移”。事實上，90%的癌癥病人都死于腫瘤轉(zhuǎn)移[2]。壓倒癌癥病人頭上的這兩座大山，誰又是始作俑者？
“雪崩時，沒有一片雪花是無辜的”。對癌癥而言，每一個癌細胞都難辭其咎，但有那么一小撮《權(quán)力的游戲》里的“夜王”，名號為癌癥干細胞（Cancer Stem Cell，簡稱CSC），只有滅掉它，才能扳倒千軍萬馬的異鬼。
頭疼的是，滅掉癌癥干細胞可沒那么簡單：癌癥干細胞非常賊，患者接受治療時，它裝作佛系無害，忍辱負重躲過追殺。等危險過后，就開始無限地自我更新瘋狂繁殖，極具侵襲性的狼子野心才昭然若揭。
很多類型的腫瘤都是通過血管來進行擴散和轉(zhuǎn)移的，這是否是腫瘤干細胞在做怪，圖片來自cancer.gov
于是，科學界出現(xiàn)了這樣一個假說：癌癥干細胞具備自我更新和分化能力，是腫瘤復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移、藥物耐受的罪魁禍首；只有找到消滅癌癥干細胞的方法，才有可能真正攻克癌癥。
和干細胞療法的道德倫理之爭一樣，癌癥干細胞假說從它誕生之初就爭議不斷。
CSC歷史重要發(fā)現(xiàn)，圖片來源：Nat Med, 2011. 17（3）: p. 313-9
自十九世紀以來，科學界基本達成共識：癌細胞看似一樣，其實好比七個葫蘆娃，個體間大相徑庭，各有各的本事。早在1937年，F(xiàn)urth和Kahn就發(fā)現(xiàn)在健康小鼠體內(nèi)注射單個小鼠癌細胞，就可憑一己之力筑建新的腫瘤[3]。這特殊的單個癌細胞就是最有本事的那位。
隨后到二十世紀中葉，著名腫瘤學家Pierce發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)致瘤的腫瘤細胞，和干細胞一樣，可以分化成多種非致瘤性（移植后不能形成腫瘤）細胞。舉個例子，就好比孫悟空拔毛變出千萬個小猴，但都不是美猴王。于是Pierce靈機一動，信手拈來取了個名字，叫癌癥干細胞[4, 5]。
1994年，多倫多大學干細胞生物學家約翰·迪克（John Dick）站在前輩的肩膀上，又往前邁了一大步，首次發(fā)現(xiàn)癌癥干細胞其實有可識別的標簽，比如白血病癌細胞如果要評上癌癥干細胞的職稱，表面要有“CD34”標記物，并且還不能有過多“CD38”標記物 [6]。
迪克的發(fā)現(xiàn)是歷史里程碑，但當時干細胞領(lǐng)域關(guān)注度比較低，整個癌癥研究的重心也是停留在生理學層面，因此迪克的研究并沒榮登頭條，只是引起小小波瀾。除此之外，一些科學家也開始抬杠：和其他實體瘤相比，血液癌有點奇葩，根本不具代表性。
既然看不上血液癌，那就動真格的，于是2003年迎來的一次真正的“革命”：密歇根大學的邁克爾·克拉克（Michael Clarke）從人乳腺癌中分離出癌癥干細胞，并且只需兩百個就可在小鼠體內(nèi)形成腫瘤，相比之下，哪怕成千上萬個非癌癥干細胞也沒啥用。除此之外，克拉克還進行了標記物鑒定[7]，提供了實體瘤中首個令人信服的證據(jù)。
幾個月后，多倫多大學的彼得·迪克斯（Peter Dirks）發(fā)布了腦癌干細胞的文章[8]。2006年，迪克和一個意大利小組又不約而同地在結(jié)腸癌中發(fā)現(xiàn)了癌癥干細胞[9, 10]。
癌癥干細胞的下一個高光時刻來自2018年腫瘤免疫療法CAR-T之父卡爾·朱恩（Carl June）和Melenhorst團隊的一起烏龍事件：給一名白血病患者制造CAR-T時，本該加到T細胞上的CAR（簡單來說，可以把CAR想象成T細胞的車頭，帶著T細胞開去腫瘤自治區(qū)），竟發(fā)生意外加到了患者癌細胞上，形成了“CAR-癌細胞”這個雜交品種。
不用說，結(jié)果自然是悲劇，患者接受治療后不幸死亡。更神奇的是，研究人員發(fā)現(xiàn)致患者死亡的CAR-癌細胞來自同一個癌細胞，也就是說一個癌細胞就足以導致患者復(fù)發(fā)和死亡[11]。
這么多證據(jù)，是不是癌癥干細胞假說就實錘了？并不然。
杠精一號當屬《科學·轉(zhuǎn)化醫(yī)學》的知名博主德里克·洛（Derek Lowe），他在幾篇博文中進行了奪命連環(huán)問[12, 13]：到底有多少癌癥類型是受癌癥干細胞驅(qū)動？異種移植腫瘤（人體腫瘤細胞接種到免疫缺陷小鼠）這種模型是否可靠？哪怕確實有一小部分癌細胞更具侵略性，我們就可以概而言之把它們叫做癌癥干細胞？
約翰·霍普金斯的腫瘤學家威廉·馬祖（William Matsui）也指出，“如果過于依賴這些標記物，我們肯定會被愚弄”[14]。也就是說，當無法確認標記物是癌癥干細胞的專屬，就用標記物來分離癌癥干細胞進行研究，有點鉆邏輯學的空子。
除了動口，君子該動手時也不含糊。當時還在密歇根大學干細胞生物學中心擔任主任的肖恩·莫里森（Sean Morrison）對癌癥干細胞存在質(zhì)疑，便決定親自驗證一下有多少黑素瘤細胞有再生能力，可自詡為癌癥干細胞。和之前的數(shù)據(jù)不同（0.1%到0.0001%），莫里森團隊發(fā)現(xiàn)25%的黑素瘤細胞可在小鼠體內(nèi)形成腫瘤，并且從四名不同患者中未經(jīng)挑選進行的單細胞移植，有27％形成了腫瘤[15]。
難道之前的研究有作假嫌疑？在這里還是要澄清一下，莫里森就移植技術(shù)做了改進，所以不能簡單比對。但確實暴露了至少兩個問題：
第一，移植方法不同就能造成如此之懸殊，那如何判斷哪種移植方法和人體真實情況更接近？
第二，癌癥干細胞如果確實占了整個腫瘤的25%，還有啥稀罕？要知道癌癥干細胞理論受追捧的原因之一，是因為它是打不死的小強，病人接受治療后看上去腫瘤消失了，實際上還有這些頑固分子藏在角落里。如果四分之一都是癌癥干細胞，還能躲著看不見？
癌癥干細胞假說：放療和化療等可消滅大量癌細胞（藍細胞），而不能消滅癌癌癥干細胞（橙色細胞） 圖片來源：Nat Rev Cancer, 2018. 18（11）: p. 669-680
不過莫里森作為知名科學家，秉承辯證看問題的態(tài)度，并沒有一棒將腫瘤干細胞假說拍在沙灘上，他也說過：“即使干細胞模型僅適用于某些形式的癌癥，此類研究也值得提倡，而且潛力無窮”[1]。
聊完學術(shù)界的爭議，再來看看工業(yè)界的熱鬧?！犊茖W》雜志曾形容癌癥干細胞是一場豪賭，而豪賭的主角之一便是桃李滿天下的著名腫瘤學家羅伯特·溫伯格（Robert Weinberg）。
《科學》雜志截圖
“我已經(jīng)在癌癥領(lǐng)域奮斗了四十年，然而我們做過的許多研究在臨床上被證明毫無用處?！?/span> 溫伯格沮喪地說。
但在他古稀之年，溫伯格對治療癌癥又重新樂觀起來。“這是我第一次真正意義上被委任開發(fā)確實能給癌癥患者帶來希望的藥品。”溫伯格的樂觀便是來自對靶向癌癥干細胞療法的認可[14]。
為此，溫伯格“賭”上了自己的聲譽，以及投資人2億美元的巨額資金，創(chuàng)立了名為Verastem的公司，決心用臨床試驗驗證靶向癌癥干細胞確實是攻克癌癥的不二選擇。
Verasterm的初衷是篩選能抑制FAK的化合物，因為溫伯格相信，阻斷FAK能直接殺死癌癥干細胞。這里暫且不深入討論FAK和癌癥干細胞的親疏關(guān)系，這個假定是否成立，直接看看Verasterm在FAK抑制物下的功夫。
Verasterm總共有兩個FAK抑制物，老大叫VS-6063；老二叫VS-4718，是2014年從Poniard Pharmaceuticals領(lǐng)養(yǎng)的?？上Р坏饺陼r間，Verasterm就宣布不優(yōu)先考慮VS-4718，毫不留情停了臨床。潛臺詞大概就是，家里錢不夠，得先養(yǎng)著老大。
VS-4718臨床實驗狀態(tài)
那背負家族使命的老大又表現(xiàn)如何？
小學升初中考試（臨床一期）VS-6063成績還不錯，9名亞洲實體瘤患者中有2名24周內(nèi)沒有進一步惡化[16]。于是，老大順利考入初中（臨床二期），只可惜期中考試（臨床中期數(shù)據(jù)分析）間皮瘤這個科目沒通過，于是只能叫停臨床試驗[17]。之后，VS-6063又發(fā)奮圖強參加了非小細胞肺癌科目的考試，結(jié)果還是差強人意[18]。
但畢竟是親生的，Verasterm不忍放棄VS-6063，于是就讓它和表親VS-6766（RAF/MEK抑制劑）聯(lián)合作戰(zhàn)，無論結(jié)果怎樣，已經(jīng)很難佐證癌癥干細胞的關(guān)鍵作用。Verasterm的官網(wǎng)上也悄悄地閉口不提癌癥干細胞這些個字眼。
下注癌癥干細胞的除了溫伯格，還有大名鼎鼎的國際生物制藥公司艾伯維。
事情還得從2016年說起。彼時大金主艾伯維的伯樂團尋覓千里馬時遇到了Stemcentrx，一家靠著明星產(chǎn)品Rova-T風生水起的生物技術(shù)公司。雙方一拍即合，艾伯維大手一揮，就給Stemcentrx寫了價值58億美元的支票，美滋滋地坐等超額回報。
Rova-T是什么黑科技，能讓艾伯維這么揮金如土？簡單來說，Rova-T是給毒素安裝了一個GPS（DLL3抗體），GPS能精準地將毒素配送到癌癥干細胞。如果癌癥干細胞假說成立的話，聽起來確實是很不錯的策略。
然而，接下來幾年里臨床頻頻告敗，花了重金，艾伯維也只能宣布暫且將Rova-T雪藏起來。當時買Stemcentrx，除了Rova-T，還有其他四個其他的化合物，至于要怎么處置，艾伯維保持低調(diào)拒絕回答。
再豐滿的理想也抵不過這動不動就打個上億的水漂。靶向癌癥干細胞的熱潮慢慢回到冷靜期。
證明消滅癌癥干細胞與臨床獲益存在直接聯(lián)系前，得先思考三個終極哲學命題：是誰，從哪來，到哪去。
名字是有了，癌癥干細胞到底是誰？先看皮囊，再論內(nèi)在。
所謂皮囊不外乎就是面上能看到的，也就是說瞅一眼，就能從細胞群里找到癌癥干細胞，而不是其他癌細胞或正常細胞。對細胞來說，最容易識別的五官就是上文提到的標記物，不同細胞都有自己獨特的標記物。確認標記物后，設(shè)計藥物才能有的放矢。
可問題來了，哪怕是同一種癌癥，比如說乳腺癌，有些專家說癌癥干細胞的標記物是A，其他專家又說是B，還各有各的理（下圖）。
不同癌癥類型的癌癥干細胞標記物。數(shù)據(jù)來源：Nat Rev Cancer, 2008. 8（10）: p. 755-68.
不但如此，癌癥干細胞標記物還隨著局部微環(huán)境而變化。比如說，在順鉑化療誘導下，普通腫瘤細胞不但能生成癌癥干細胞標記物，還獲得了自我更新能力，完美演繹了“殺不死我的，必使我強大”的腳本[19]。反之亦然，癌癥干細胞也被發(fā)現(xiàn)在特殊條件下會丟失掉標記物[20]。
所以，科學家認為，追捕癌癥干細胞不能這么膚淺只看表面，要對它的內(nèi)在有個清晰的畫像。
聽起來確實道理，那就給癌癥干細胞照個X光，看看它心肝脾肺腎是否藏了什么玄機。一拍片可就更傻眼了，這錯綜復(fù)雜的關(guān)系該如何理清頭緒（下圖），有不少特質(zhì)（比如BCL-2）在普通癌細胞里也有，所以到頭來哪怕藥物有效，還是道不清究竟是刺殺了癌癥干細胞，還是普通癌細胞。
癌癥干細胞信號通路圖。圖片來源：Cell Stem Cell, 2019. 24（1）: p. 25-40
最后，再來看看功能，和其他癌細胞不同，癌癥干細胞既然有干細胞這個頭銜，就是因為有自我更新和分化能力，因此不少藥物開發(fā)嘗試都圍繞著Wnt和Hedgehog等賦予自我更新能力的信號通路。
癌癥干細胞，按照英文命名，可以理解為名癌癥，姓干細胞，也就是還是屬于干細胞家族，最開始的理論普遍認為癌癥干細胞是正常干細胞突變而來。
事實上，不少證據(jù)都肯定了這個假設(shè)，比如說，有這么六名患者，骨髓移植后又得上了癌癥，因為骨髓移植的捐贈者是異性，在追蹤癌細胞時就很容易區(qū)分是自己的細胞還是捐贈者的細胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腫瘤內(nèi)皮有4.9%是來自捐贈者的干細胞[21]。
癌癥干細胞的起源。圖片來源：Nat Rev Cancer, 2005. 5（11）: p. 899-904.
除此之外，分化的細胞也有可能去分化，轉(zhuǎn)變成癌癥干細胞，不過和干細胞比稍微費功夫一點。畢竟無限生長潛力是高門檻核心技能，而這項技能干細胞已經(jīng)掌握，所以只需要簡單的變化就可出圈，但對已經(jīng)分化細胞來說，就得卯足勁進行脫胎換骨的改變。
既然癌癥干細胞來源這么寬泛、隨機、任性，顯然很難從根上入手。好在無論是干細胞還是分化細胞，都需要腫瘤微環(huán)境（Niche）的助力。腫瘤微環(huán)境就好比一個搖籃，管你雞蛋、鵝蛋、鴨蛋，進了這個搖籃就被孵化成壞蛋。因此，與其糾結(jié)癌癥干細胞從什么細胞進化而來，不如研究研究腫瘤微環(huán)境，琢磨如何阻擋它給入住細胞提供惡之養(yǎng)分，進行不良教育。
癌癥干細胞如此變幻莫測，控制它去處不失為一妙計。
其中一個辦法就是誘導癌癥干細胞走向分化之路，從而剝奪它作惡能力，并鎖定在這種狀態(tài)。既然分化了，那就相當于摘下干細胞的光環(huán)，變成普通癌細胞，這樣就能輕而易舉拿下。
意大利米蘭干細胞研究所的科學家曾經(jīng)很機智的用了這一招：他們將腦癌癥干細胞暴露于一種誘導正常干細胞分化的蛋白質(zhì)，于是癌癥干細胞不知不覺進行了分化，形成新腫瘤的能力也隨之降低[22]。
愛因斯坦曾說過一句話，“如果我們知道自己在做什么，就不會稱之為研究?！?nbsp;這句話形容癌癥干細胞領(lǐng)域再恰當不過。
有關(guān)癌癥干細胞的探索尚處在起步階段，充盈著未知和吊詭矛盾，同時也賦予了科學更多的想象空間。如今所謂的爭議也好，誤解也好，興許都是邁向真理的熱鬧伴奏樂。
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作者簡介
丁零，生物化學博士，青年寫作者。曾就職霍華德·休斯醫(yī)學研究所及MD安德森癌癥中心，現(xiàn)從事咨詢行業(yè)。
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參考文獻
制版編輯 | Morgan
