“瘋狂”抗癌史：從用活菌以毒攻毒，再到用犯人進(jìn)行試驗(yàn)，最終成就一個(gè)諾獎(jiǎng)
如果沒有100年來那些“瘋狂”的醫(yī)生用細(xì)菌抗癌、用病毒“吃”腫瘤細(xì)胞，今天我們也許就不能很好地理解腫瘤與免疫系統(tǒng)之間的微妙關(guān)系。那么，2018年的諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，自然也不會頒給腫瘤免疫治療領(lǐng)域。
2020年1月2日，英國醫(yī)生David Tucker報(bào)道了一則重磅“奇聞”：一位惡性淋巴瘤患者感染新冠病毒后，腫瘤嚇破了“膽”，竟自覺“隔離”了起來[1]。這名61歲的男子近年來很有點(diǎn)衰，先是患有嚴(yán)重腎病，好不容易做個(gè)腎移植手術(shù)也失敗了。
左圖：新冠感染前；右圖：新冠感染四個(gè)月后，圖片來源：Br J Haematol. 2021
2020年因?yàn)榱馨徒Y(jié)腫大再次入院，不料又被查出淋巴瘤，還是晚期。真是屋漏偏逢連夜雨，剛診斷淋巴瘤不久，可惡的新冠再落井下石，將魔爪伸向了這位男子。
正所謂禍兮福所倚。四個(gè)月后，男子回醫(yī)院復(fù)查，奇跡地發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞如“輕輕的我走了，正如我輕輕的來”，大多數(shù)消失不見。
各種頭腦風(fēng)暴后，我們腦海中有一個(gè)大膽的猜想，難道是新冠病毒干掉了腫瘤？這不得不讓人聯(lián)想到“腫瘤免疫療法之父”威廉·科利和他的瘋狂往事。
如你對作者筆下妙趣橫生的腫瘤演義感興趣，歡迎翻閱她此前寫的另外四篇科普文章：1.癌細(xì)胞胃口這么好，如何釜底抽薪“餓死”它們？；2.癌細(xì)胞也能玩 “特洛伊木馬計(jì)”，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(xì)胞的偽裝術(shù)：穿上馬甲后，它們就能躲過巨噬細(xì)胞的追殺嗎？
撰文 | 丁 零
責(zé)編 | 葉水送
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從“旁門左道”到跨時(shí)代之舉
威廉·科利
威廉·科利是19世紀(jì)末紐約的一名外科醫(yī)生。事業(yè)剛起步時(shí)，科利給一位名為達(dá)希爾的患者進(jìn)行了截肢（注：至于達(dá)希爾是誰，在此不必過多介紹，只想說她曾與大名鼎鼎的洛克菲勒有關(guān)聯(lián)），但不到一年，達(dá)希爾還是沒能抵抗肉瘤的侵襲，不幸去世。
達(dá)希爾死后，科利為自己的無能感到憤怒，并將憤怒轉(zhuǎn)化為力量，廢寢忘食翻閱文獻(xiàn)尋找新的抗癌方法。功夫不負(fù)有心人，科利總算找到了一絲曙光：一位叫弗雷德·斯坦 （Fred Stein）的肉瘤患者，在手術(shù)過程中感染了丹毒。丹毒是由鏈球菌引起的感染，當(dāng)時(shí)抗生素尚未問世，斯坦只能硬扛。就在斯坦和病毒進(jìn)行頑強(qiáng)的廝斗時(shí)，脖子上的肉瘤竟也隨之縮小。
科利異常興奮，更加積極地查閱文獻(xiàn)，無獨(dú)有偶，科利又找到了47起類似病例，所以這并不是一個(gè)巧合！于是乎，威廉腦洞大開，他大膽猜測細(xì)菌可能分泌一種毒素，可以“以毒攻毒”毒死癌細(xì)胞。
一開始科利提煉的是鏈球菌液，也就是最原始的“科利毒素”。這里需要補(bǔ)充的一點(diǎn)是，100多年前還沒有臨床監(jiān)管的概念，只要病人愿意當(dāng)“小白鼠”，醫(yī)生可以自由實(shí)驗(yàn)。
圖三：左拉
1891年，科利迎來了第一只“小白鼠”：一個(gè)35歲的意大利癮君子佐拉（Zola）脖子上長了大腫瘤（上圖），沒法吃東西，位置也沒法手術(shù)，基本等于宣判死刑。于是，科利死馬當(dāng)作活馬醫(yī)，前后給佐拉注射了幾十針丹毒，緊接著佐拉高燒到41度，但好消息是他的腫瘤也開始減小，兩個(gè)禮拜后只剩下了一道傷疤[2]。
科利趁勝追擊，陸續(xù)用同一個(gè)方法治療了十個(gè)病人，可有的壓根就不發(fā)燒，有些發(fā)燒了腫瘤卻沒有變化，有些直接被感染死翹翹了。但這點(diǎn)挫折怎么可能阻擋科利的步伐，他又開始研究新的配方，也就是升級版的“科利毒素”，用兩種滅活菌（化膿性鏈球菌和粘質(zhì)沙雷氏菌）取代了原本的活菌。
患者在腫瘤縮小之前進(jìn)行了63次毒素注射，圖片來源：Proceedings of the Royal Society of Medicine 01/1910/3 (Surg Sect): 1-48
前前后后，“科利毒素”治療了近1000人，療效不穩(wěn)定，再加上無法解釋毒素為何對癌癥有效，“科利毒素”一直沒有被學(xué)術(shù)圈承認(rèn)，甚至被認(rèn)為是旁門左道。因?yàn)楦拍顚?shí)在太過超前，直到1936年去世科利也無法得到醫(yī)學(xué)界的認(rèn)可，之后又恰逢放療和化療的興起，“科利毒素”自然慢慢被遺忘在歷史的角落。
幸好世界上還有一個(gè)人沒有放棄。
科利去世后，他女兒海倫·科利·納特斯（Helen Coley Nauts）窮盡一生系統(tǒng)追蹤了父親與病患的報(bào)告，在她出版的18篇專著里，確定了500多位被她父親治愈的病例，成功為父親平反，并在1953年成立了癌癥研究所，以紀(jì)念她父親并推動腫瘤免疫療法的發(fā)展[3]。
上世紀(jì)80年代伴隨著CTLA-4的發(fā)現(xiàn)，“科利毒素”和癌癥的關(guān)系才開始抽絲剝繭慢慢浮出水面?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)當(dāng)免疫細(xì)胞要攻擊癌細(xì)胞時(shí)，CTLA-4會跳出來阻止，但人體受到感染時(shí)，CTLA-4就乖乖就范，任由免疫細(xì)胞攻擊病毒以及癌細(xì)胞，這便解釋了“科利毒素”有可能是借助免疫系統(tǒng)來抗擊癌癥。
科利上下求索尋找的理論基礎(chǔ)終于得到了初步證實(shí)。
時(shí)至2010年，美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了首個(gè)利用免疫系統(tǒng)攻擊前列腺癌的疫苗Provenge，2011年又批準(zhǔn)了癌癥免疫藥物CTLA-4抑制劑Yervoy，至此癌癥免疫療法眾星捧月，其最高榮譽(yù)獎(jiǎng)項(xiàng)也被命名為“威廉·科利獎(jiǎng)”，紀(jì)念這位“癌癥免疫療法之父?！?018年，兩名腫瘤免疫領(lǐng)域的學(xué)者獲得諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
溶瘤病毒的百年探索
當(dāng)科利正孜孜不倦搗鼓他的“科利毒素”時(shí)，1904年密歇根大學(xué)的Georgy Dock也發(fā)表了一個(gè)有趣的報(bào)道：一位42歲的白血病女性患者感染流感病毒后，白血病癥狀有明顯的改善[4]。
看來癌癥真的是眾矢之的，細(xì)菌看它不順眼，病毒也不待見。
緊接著1912年，大西洋彼岸的意大利醫(yī)生發(fā)現(xiàn)注射狂犬病疫苗可導(dǎo)致子宮頸癌消退，這些層出不窮的案例給了醫(yī)生們靈感，開始探索病毒治療癌癥的可能性，也孕育出溶瘤病毒的概念。從字面上來講，溶瘤病毒就是可以把腫瘤給“溶”了的病毒[5]。
溶瘤病毒第一波熱潮是在1950年到1970年，當(dāng)時(shí)臨床實(shí)驗(yàn)規(guī)范慢慢建立，處在摸著石頭過河的階段，再加上病急亂投醫(yī)的焦慮，醫(yī)生簡單粗暴地將被病毒感染的病人血清直接打進(jìn)癌癥病人體內(nèi)，結(jié)果可想而之，根本沒有辦法控制病毒，有些病人直接因?yàn)楦腥径幻鼏韬簟?/span>
同時(shí)期斯隆·凱特琳紀(jì)念中心的愛麗絲·摩爾（Alice Moore）成為第一位將溶瘤病毒概念應(yīng)用于動物模型的科學(xué)家，也通過連續(xù)病毒傳代實(shí)驗(yàn)得到更高功效的病毒菌株，將溶瘤病毒研究推進(jìn)到更為科學(xué)安全的方向，也為基因改造溶瘤病毒做好了鋪墊。
摩爾曾經(jīng)嘗試過不同種類的病毒，比如流感病毒、牛痘病毒、皰疹病毒（就是吃火鍋后嘴巴長泡的主要“元兇”）等，也發(fā)表了無數(shù)研究論文，并搖旗吶喊帶動了一批人參與到溶瘤病毒的研究中?？上Ю硐牒同F(xiàn)實(shí)之間隔了一個(gè)巨大的技術(shù)溝壑，臨床結(jié)果還是不理想。
EGYPT 101病毒治療癌癥病人，圖片來源：C. M. Southam, A. E. Moore, Cancer,September 1952
摩爾的同事切斯特·索瑟姆（Chester Southam）也是溶瘤病毒的先驅(qū)之一。因?yàn)樘^癡迷于免疫系統(tǒng)和癌癥之間的關(guān)系，竟瘋狂地將海拉癌細(xì)胞注射到65名健康犯人體內(nèi)，試圖觀察犯人是否能夠依靠自身免疫力戰(zhàn)勝癌細(xì)胞，之后又秘密開展了更大規(guī)模的“臨床試驗(yàn)”。事件被揭露后引起了軒然大波，也成為科學(xué)倫理的必學(xué)反面教材[6]。
切斯特·索瑟姆
早期理智和非理智探索后，溶瘤病毒總算在1980年代盼來了新的曙光：轉(zhuǎn)基因技術(shù)的來臨。也就是說再也不用大海撈針苦苦尋找更好的溶瘤病毒，可以直接改造已有病毒。
相對于野生病毒，轉(zhuǎn)基因病毒可以人為地去掉毒性基因，讓它更安全，也可以在病毒表面加上特殊蛋白去識別癌細(xì)胞或者刺激免疫反應(yīng)。
從1991年第一個(gè)轉(zhuǎn)基因溶瘤病毒被報(bào)道后[7]，全世界各路科學(xué)家八仙過海各顯神通。
讓人跌破眼鏡的是，號稱“科學(xué)老大哥”的美國在溶瘤病毒的賽道上竟被地圖上得拿著放大鏡才看到的拉脫維亞占了先鋒。
早在2004年，拉脫維亞政府就批準(zhǔn)了全球首個(gè)溶瘤病毒藥物RIGVIR，用于治療黑色素瘤。第二年，改良的腺病毒H101也在中國獲批，雖然臨床上基本無效，多次被美國和歐洲的藥監(jiān)局否決，但在中國還是賺了不少錢，畢竟安全性還不錯(cuò)，就當(dāng)買個(gè)心理安慰[5]。
直到2015年10月，謹(jǐn)慎的美國食品藥品監(jiān)督管理局才批準(zhǔn)了第一個(gè)溶瘤病毒藥物T-VEC。既然得到了老大哥官方認(rèn)可，也就標(biāo)志著溶瘤病毒已經(jīng)雄赳赳氣昂昂邁入了成熟階段。
“以毒攻毒”的升級武裝
其實(shí)不管是細(xì)菌也好，病毒也好，倒也不是因?yàn)樗鼈兪侨祟惖呐笥?，路見不平拔刀相助。之所以能為我輩所用，完全是因?yàn)榘┘?xì)胞貪婪成性的結(jié)果。
這又從何說起？
當(dāng)病毒等侵入人體時(shí)，最開始是亂打一氣，逮著細(xì)胞，管他張三李四王二麻子，就趕緊鉆進(jìn)去。但正常細(xì)胞比較警覺，病毒偷摸進(jìn)來后，渾身上下不得勁，就啟動“找病毒”游戲，找到后再打通諸如干擾素之類的任督二脈，阻止病毒搗亂。若是碰到頑固分子，哪怕犧牲自己（細(xì)胞自身凋亡），也萬萬不能讓病毒瘋狂繁殖。自我犧牲后，正常細(xì)胞還不忘產(chǎn)生細(xì)胞因子，提醒周圍免疫細(xì)胞，趕緊過來擼起袖子加班干活。
但癌細(xì)胞可不一樣，因?yàn)橐婚T心思忙著吃吃吃，繁殖繁殖繁殖，其他的能省則省，所以沒安裝最給力的干擾素等殺毒軟件，這下可就給了病毒趁虛而入的機(jī)會：有此等祥和之地，還不趕緊結(jié)伴而來。所以相比起難搞的正常細(xì)胞，病毒視癌細(xì)胞為沃土。
病毒進(jìn)入癌細(xì)胞以后，便開始大量復(fù)制繁殖，時(shí)之久矣硬是活生生像吹氣球一樣“擠爆”癌細(xì)胞（細(xì)胞裂解），子子孫孫們又進(jìn)一步感染周圍癌細(xì)胞。除此之外，垂死掙扎的腫瘤細(xì)胞會釋放出一些物質(zhì)，如腫瘤抗原等等，可以讓免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)本隱藏很深的癌細(xì)胞，并啟動抗腫瘤免疫行動。
歷史這面鏡子已經(jīng)告訴我們，“以毒攻毒”不失為一妙計(jì)。從科學(xué)角度來看，又該如何將“以毒攻毒”玩轉(zhuǎn)得爐火純青？
首先第一點(diǎn)自然是送病毒戰(zhàn)士們安全到達(dá)戰(zhàn)場，這其間著實(shí)障礙重重：
當(dāng)溶瘤病毒進(jìn)入人體后，不到幾分鐘大部分就被肝臟給收了，逃逸成功才能進(jìn)入到循環(huán)系統(tǒng)這條護(hù)城河。
護(hù)城河里常年安插著免疫細(xì)胞披星戴月地巡邏。免疫細(xì)胞大家也都清楚，就認(rèn)死理，不管你是“病毒戰(zhàn)士”還是“病毒殺手”，只要是病毒，就鐵面無私地指揮“中和抗體”等去捕獲病毒。經(jīng)過這一番折騰，病毒還得翻山越嶺跨過腫瘤周圍的層層屏障，見縫插針破陣擠進(jìn)去，才能最終抵達(dá)敵人內(nèi)部。
溶瘤病毒的障礙，圖片來源：Nature Reviews Cancer, volume 5,pages965–976(2005)
實(shí)在不愿看到溶瘤病毒如此疲憊周轉(zhuǎn)，科學(xué)家們決定干脆直接將病毒注射到腫瘤內(nèi)，比如上文提到的獲批藥物T-VEC。雖然這樣可以最大程度護(hù)送病毒抵達(dá)腫瘤，但如果腫瘤位置藏得比較深，就需要介入成像或者手術(shù)暴露等方法定位，給本已虛弱的患者增添額外的痛苦。
所以兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，病毒要走的九九八十一難還得靠自己，人類能做的就是給它設(shè)計(jì)一些高端鎧甲。比如位于美國馬薩諸塞州的生物技術(shù)公司Oncorus，就將溶瘤病毒包裹在脂質(zhì)納米粒中，保駕護(hù)航，順利讓病毒躲過免疫系統(tǒng)的追蹤。
脂質(zhì)納米溶瘤病毒，圖片來源：Oncorus官網(wǎng)
除此之外，病毒是一把雙刃劍，用得不好可有生命危險(xiǎn)。好在科學(xué)家不會再重蹈覆轍，直接將野生病毒注入患者體內(nèi)，并且還想方設(shè)法給病毒上一個(gè)雙重保險(xiǎn)。最常見的就是卸載對正常組織有毒的基因武裝，比如已T-VEC 就是敲除HSV-1的γ34.5 基因。γ34.5 基因是病毒逃逸正常細(xì)胞的秘密武器，敲除后很難在正常細(xì)胞中復(fù)制，這樣就兼顧了安全[8]。
第二個(gè)戰(zhàn)略就是安裝一個(gè)安全閥門。比如給負(fù)責(zé)腺病毒復(fù)制的主管E1A加一個(gè)E2F-1啟動子。E1A主管只有在接受到E2F-1批文后，才會啟動工作。包括膀胱癌在內(nèi)的癌細(xì)胞剛好就有批文職權(quán)，但正常細(xì)胞卻沒有，所以病毒便被控制在癌細(xì)胞中進(jìn)行復(fù)制。
結(jié)語
早在十六世紀(jì)的明隆慶時(shí)期便有種痘的記載，一直到了十八世紀(jì)末，英國醫(yī)生愛德華·詹納偶然機(jī)會發(fā)現(xiàn)擠奶工幾乎不得天花，誕生了牛痘接種術(shù)的靈感，之后正式推廣天花疫苗。
而溶瘤病毒等“以毒攻毒”的概念也是實(shí)踐先行，之后才摸索出科學(xué)理論，最后達(dá)成知行合一，這和彼時(shí)技術(shù)的局限性息息相關(guān)。
至于新冠病毒是否也能成為溶瘤病毒的候選人之一，還是好好享受現(xiàn)代科技，先“知”再“行”為妙。
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作者簡介
丁零，生物化學(xué)博士，青年寫作者。曾就職霍華德·休斯醫(yī)學(xué)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(xiàn)
制版編輯 | Morgan
