化疗从细胞到环境谈起
王延召
肿瘤的认识,从肿块开始,到目前的细胞及基因、分子层面,进步无疑是巨大的,然而,目前尚未完成脱胎换骨的彻底打败肿瘤的方法。不谈肿瘤,即便是细菌与病毒,我们也没有认识清楚,不然就不会出现那么多的严重的细菌或病毒感染者了。
从研究的角度出发,在我们没有认识一个事物之前,往往我们就是先从整体角度去思考与认识,还是像游戏中的探索地图一样去从局部认识开始,这一步就难倒了很多人。在困难面前往往我们做的就是要么不管后果的一通蛮干,只要找到一个方向就开始做就行了,反正死马当作活马医吗?还有一种,截然相反,“不行,应该从整体的角度去思考肿瘤”,要有整体观,不能简单的认为肿瘤就是一个局部的疾病或病变。
有些时候,这两种思潮不断的博弈,无论是研究者还是患者,都不断的思想激烈活动着。
这些,我们先给予放置在一遍,先来看看目前的化学治疗到底是什么层面的治疗吧。开始人们对于化疗的理念就是杀死肿瘤细胞或干扰肿瘤细胞,然后发现似乎有些肿瘤细胞对于这种治疗似乎不敏感,反过来思考不敏感的原因,开始重视癌细胞周围的环境。我们今天就从癌细胞和癌细胞周围环境讲起。
从癌细胞开始的化疗
说道癌细胞,大家应该都是很熟悉了,以下我想到的几个方面,也许不是特别的对,仅供参考吧。
首先我们来看一下癌细胞的生物学特点,癌细胞可以快速增殖,且表现为无限制的增殖。这跟正常细胞不一样,正常细胞就像是农村建房,建到邻居家地界就不再向外扩展了。而癌细胞则不然,到了这个地界后,它就开始耍流氓,逐渐侵占别人家的地为己有,不断扩建。而癌细胞是不懂计划生育的,既然有地,我就生,地没了,占别人的去,然后接着生,于是就越长越大,更有个别甚者,光是接触占已经不能满足了,于是乎开始跳入别家地界直接开辟殖民地,这就有点像当年大航海时代的殖民了,这就是“转移”。
既然癌细胞这样讨厌,有没有一些典型的病例。是的,的确在我个人的职业生涯中,除了白血病及儿童快速进展性肿瘤外,见到的第一例快速增殖且印象深刻的病例是一例前列腺肉瘤的病例,这个病例1周时间,肿瘤从栗子大小长到了足球大小,太快了。当然,此后工作还有不少此类病人,记得曾经有个23岁的姑娘,胃癌,手术后一周,在胆总管后方又长处了兵乓球大小的肿瘤,出现了黄疸给予引流后,积极化疗,然而,术后14天病人病变达到篮球大小,还是因治疗无效,不幸离开了。
所以,如果是从生物学竞争的角度而言,肿瘤细胞是优胜者,它的这些有点“快速增殖”,也成为治疗的潜在希望,所以,中国的老话“枪打出头鸟”还是有道理。正是因为肿瘤细胞生长快,甚至在一些白血病病人的血管中爆炸性的生长,才使得科学家在和平的环境中尝试应用战争中的毒气“芥子气”尝试性的对付肿瘤,结果,奇迹出现了,当然代价也是毒死了很多人,奇迹就是,这些快速增殖的细胞得到了抑制,有些病人甚至能够得到几个月的缓解,直至后来甚至出现白细胞痊愈的病例,这是后话。
既然,有了第一个尝试,就不免开始了细胞治疗的探索及其理论研究,涉及生命细胞,就会涉及细胞周期,细胞周期一般而言分为四个周期,也就是我们医学上常说的DNA合成前期(G1)、DNA合成期(S)、DNA合成后期(G2)、有丝分裂期(M)。当然还有细胞静止期(G0)。
明白了这个以后,我们就可以讨论化疗了,化疗的目的就是干扰和或杀死癌症细胞,因此,我们就要考虑从细胞周期的角度下手,既然细胞周期分为4个周期,那么就会对应的有四个周期相应的特异性的药物,当然,还有一些药物能够同时作用与细胞周期的整个过程。分别作用于细胞周期某一个阶段的药物就是细胞周期特异性药物,而作用与整个过程的就是非细胞周期特异性药物。
因为我本人是胃肠肿瘤方面的,这里就不再讲解其他的方面了,仅仅就胃肠肿瘤方面的化疗基础性药物给予说一说吧。首先一个,常用的药物氟尿嘧啶以及其衍生的相关药物,比如:替吉奥(S1)、卡培他滨(Xeloda),这种药物,因为能够干扰DNA对于胸腺嘧啶的应用,而干扰DNA的合成,所以它是作用于DNA合成期(S)的特异性药物;再比如:伊立替康,是干扰DNA合成酶(拓扑异构酶)的一种药物,所以它也是作用于DNA合成期(S)的特异性药物。当然,我们临床上胃肠肿瘤领域常用的奥沙利铂,可以作用于整个细胞周期,属于非特异性的药物,这是因为这种药物是一种烷化剂,可以是的DNA双链发生交联、突变、甲基化等等,继而导致失去空间结构和活性,不能进行复制、转录等细胞生命活动,使得细胞功能和生命受到影响。
然而,理想很丰满,现实很骨感。即便是,目前已经知道或发现的这些药物,我们也没有完全搞明白它们的完全作用机制,所以,对于更深层次的分子的空间结构对于药物活性的影响,如何改造或进行分子修饰这些药物使得更好的发挥抗肿瘤的作用,仍然是值得深入研究的课题。
既然,化疗的药物,很多时候没有能够从根上杀灭肿瘤细胞,那么,这些肿瘤细胞是如何做到对于化疗药物耐受的,就像我们的杀虫剂,虫子没有杀死,反而药量不断加大了,这就是耐药性。至于耐药性为何产生,这里不在详细的赘述了,有机会再给予探讨。
下面我们就耐药的另外一个探索及肿瘤的整体观,进入到肿瘤及癌细胞的周围环境。当然,耐药性的一部分原因在于细胞的耐药机制,另一部分在与环境使得药物不能进入,下面我们就看一看吧。
意识到细胞周围环境的重要性
当细胞周期性药物及细胞周期非特异性药物效果不佳的时候,人们首先想到的并不是环境因素和耐药,而是,想到了静止期的细胞(G0)。予以,在快速的杀灭肿瘤增殖期(处于细胞周期中的癌细胞)的细胞后,人们会等待一段时间,进行第二次的化疗,为什么?其实,今天,我们科有一位医生问我,“对于肺炎期间,延迟化疗会不会对于病人的生命有影响?”其实这个问题不是特别好回到,但是,当我们涉及到化疗的原理的时候,就可能较为好理解了,这就是化疗周期,所谓的化疗周期,就是当达到生物有效剂量后,肿瘤处于周期中的细胞可能会被破坏和杀灭,而静止期的细胞不能被干扰,当然也有一部分周期中的细胞是打不死的小强,活了下来,但是整体而言,还是死或受伤的多,这一部分姑且不论。我们来看一下静止期的细胞会怎样?对于静止期的细胞,由于周围环境的改变,它们会被激活或进入细胞分裂增殖周期,然后,我们再在一定的时间内给予杀细胞药物,就可以杀死这一部分细胞了。当然,也有那么一些顽固分子,死亡不肯进入增殖期,对于这一部分,我们只能采取复查,这种群众路线来期待发现肿瘤复发了。对于肿瘤耐药和不敏感,反而可能会更早发现,因为这些病人肿瘤可能会更早的复发。那么,我说“小编兄弟,这跟我们降到的环境好像也没有多大关系吧?”
奥耶,不好意思,又跑偏了。
肿瘤或癌细胞,他们还有另外的一个特点,那就是,代谢方式奇特 。它不同与我们普通的代谢方式的有氧代谢,而是以无氧代谢的糖酵解为主要的代谢方式,这就促使肿瘤细胞,需要大量的新生血管来供应养分,所以,有人在现实中就想当然要“饿死癌细胞”,他们是怎么做的呢?不吃饭或不食用碳水化合物,打死也不吃,结果可想而知,肿瘤没饿死,人饿瘦了? 为什么?这是因为,我们体内,大部分的组织,都是靠糖来维持能量供应的,在摄入糖类不足的状况下,机体会自动的开始从三羧酸循环的途径及其他的途径进行糖异生。所以,肿瘤细胞没有被饿死,病人切切实实饿的够呛。
当然,相信现在应该不会有这么傻的人了!
那么,怎样才能饿死癌细胞呢?其实是想办法让新生血管减少,于是,抑制血管生产的药物被用于临床。我们结直肠肿瘤外科常用的包括贝伐单抗,也叫安维汀(AVSTIN),这类抗血管生成的药物能够改变肿瘤的微环境,减少肿瘤的新生血管,继而饿死肿瘤。
如此,甚好,是否肿瘤就听话饿死了?当然不是,自然界的法则就是优胜劣汰,“你有张良计,我有过墙梯”。癌细胞也不傻,所以很多,仍然会相出办法,继续维持血管生成与营养,所以癌细胞是很顽固的。
既然,这个方法还不行,那我看看你家门窗有没有问题?予以细胞表面锚定在细胞膜上的功能性分子被日益重视,这就是另外一种药物,靶向药物及其下一代小分子靶向药物的使用,这些药物,包括了:表皮生长因子相关的药物,如:西妥昔单抗、帕尼单抗等,已经多激酶类的瑞戈非尼、拉帕替尼等的来源,当然还有后续的抗BRAF突变(维罗非尼,达拉非尼和康奈非尼)和MEK抑制剂(考比替尼,比美替尼和曲美替尼)等药物。当然,还有抗Her-2相关的靶向药物(曲妥珠单抗等)。
然而肿瘤的环境学不仅仅如此,还包括肿瘤免疫与肿瘤基质,肿瘤基质尚在研究中,而肿瘤免疫已经被用于临床,当然其中良莠不齐,同时不是所有的病人都有效。其中比较好的有:PD-1,PDL-1相关的免疫治疗,基于NK细胞的免疫治疗,CART治疗等等,不一而足,也需要进一步及更多的研究。
好吧,今天,已经不少了,就到这里吧,有机会再唠……