癌细胞虽有“异体”标记,但它们能逃避免疫系统的破坏。现正努力查明癌细胞如何能逃避免疫系统的破坏及利用免疫反应来治疗癌症。
在过去的十年里,对探讨癌症以免疫学为基础即研究机体防御异物入侵的机制的兴趣又活跃起来了。
我的目的是,就我们现在所知的,确定一些癌的免疫学的原理,我将主要以鼠为实验动物所获得的结果来进行讨论。
细胞表面抗原
活细胞的各个部分都是可以变化的,当癌变时,细胞表面最可疑。发现许多控制正常细胞生长和繁殖的调节信号它们最初的作用部位在细胞表面。故不难想象,细胞表面结构的很细微变化就可对细胞的活动有着深远的影响。众所周知,将正常细胞放在玻片上,当它们开始互相接触时,这些细胞就停止移动和生长,这一现象称为接触抑制。但如果将等量的癌细胞放在玻片上,当它们接触时,这些癌细胞并不停止移动和分裂,而形成一个多层的细胞群。所以似乎可以用细胞表面正常结构的畸变来解释接触抑制的丧失而使恶性细胞呈无控制性生长。
正常和恶性细胞在其外表面都具有一个复杂排列的分子标志,主要由蛋白质与少量碳水化合物组成,这些分子标志因细胞类型而异,这个认识坚定了上述的信念。此外,当细胞从一个动物移植到一个同种无亲缘关系的动物时,这些细胞表面标志激发起一种免疫反应,致使受宿主淋巴细胞(在机体防御感染中起着决定性作用的白细胞)的袭击。为此,这些分子标志被称为抗原。在癌的免疫学方面,区别癌细胞和正常细胞的细胞表面抗原的发现已成为试图用细胞表面的变化来解释恶变和用免疫方法来控制癌症的开端。
癌的特异性抗原的最初证实来自对高纯系鼠的观察。在这些纯系鼠中,由于连续很多代进行近亲繁殖的结果,故每只鼠是所有其他鼠的基因(因而抗原)的复制品。一纯系鼠的正常组织移植物,一般能被同系其它鼠接受,而不同系鼠则将加以排斥。这就表明这些移植细胞上的抗原和遗传上有亲缘关系的个体抗原相同,而和遗传上无亲缘关系的个体抗原不同。这些移植免疫性“规律”的发现解开了长期悬而未解的谜,为什么先前医学上试验很多次从一个人至另一个人的器官或皮肤的移植物,几乎每例都失败而不能活上多久:移植细胞表面的抗原在缺乏这些抗原的移植物受体中引起了免疫反应,最终使移植组织破坏。在人类,最集中最多研究的移植抗原乃是H-LA抗原;而在鼠类,则是H-2抗原。
错误的起始
初期的研究者发现,生长在鼠上的肿瘤移至其他鼠时,此移植肿瘤起先开始生长,然后在受体淋巴细胞的猛烈攻击下缩小和消失。诸如此类的现象导致出现这种错误的信念,即认为这些肿瘤的痊愈表明有一些专门针对癌特异抗原的免疫反应。
随着发现正常和癌细胞上都有移植抗原,故澄清了这些错觉。不久就认识到,因早期移植肿瘤的实验是用非纯系动物进行的,那些关于特异肿瘤免疫性的报告事实上谈的是一种通常针对遗传性异体移植物的免疫性,而不是直接针对肿瘤本身。当发现用正常组织移植物的免疫法也能引起抵抗肿瘤移植物时,证实了上述的论点。如果一个高纯系鼠株个体的肿瘤能显示出像一个异体组织的移植物一样,被别的遗传上相同的鼠所排斥,这就证明存在肿瘤特异性抗原,它们不同于在恶性及正常细胞上发现的移植抗原。
化学致癌
1943年,当L. Gross(现在在勃朗克斯退伍军人管理局医院)发现纯系鼠能用免疫接种方法抵御同种纯系鼠上生长的肿瘤,这是探索肿瘤特异抗原的第一个真正的里程碑。由于当时对癌的免疫学研究的普遍悲观,Gross的工作很少引起人们的注意。十年后,谢尔林公司的E. J. Foley进一步证明了在一系列鼠肿瘤中存在肿瘤特异抗原。E. J. Foley在其试验中,应用甲基胆蒽,这是一种多环碳氢化合物,皮下注射后二至四个月能使鼠产生癌症。肿瘤诱发于纯系鼠,通过连续给鼠移植同系鼠的肿瘤细胞以维持这些肿瘤,并继续繁殖直至鼠死亡。
1957年,国立癌肿研究所的R. T. Prehn和J. M. Main发展了Foley的工作,证明一只纯系鼠排斥了遗传相同鼠的肿瘤移植物,而能接受已发生肿瘤的相同动物的皮肤移植物。正常皮肤的移植物持久地存活着,所以认为移植肿瘤的排斥,可证明在一个正常细胞转变成一个癌细胞的恶性变化期间发生了新的肿瘤特异抗原。
斯德哥尔摩的英国皇家卡罗林研究所的George和E. Klein证明,即使最初诱发肿瘤的一只鼠也能用免疫抵御自身肿瘤的细胞,消除了肿瘤抵抗力可能仅仅由于移植抗原所致的任何怀疑。这些最初的发现,此后已被世界各地的许多实验室所证实。除甲基胆蒽外,其他致癌化学物的研究已证实它们也能诱发肿瘤,这些肿瘤在原纯系中具有抗原性。
化学诱发性肿瘤的一个一致的异常显著的特征,是各个肿瘤能引起对其本身的免疫性,而不能激发对任何其它肿瘤的免疫性。因而,在同一纯系株动物中用同种化学剂诱发的肿瘤表现出独特的抗原。甚至在同一动物中诱发的两个肿瘤,各自显示出不同的抗原性。最重要的两个可能性,是产生新抗原的信息存在于已突变的基因之中(或是致癌化学物与细胞的脱氧核糖核酸相互作用的直接结果,或是恶性变化的间接结果),或者存在于这样一些基因中,即这些基因在成年期通常是“隐性的”,但在其它时期(可能是胎儿期)则是活跃的。
病毒致癌
除了可以用化学物和物理性因素如X线人为地诱发肿瘤以外,鼠还自发地产生一系列恶性肿瘤,这些恶性肿瘤的发病率随年龄而增高。每一纯系鼠株对一种特殊类型的癌肿的发展表现出一种特有的抵抗力或易感性:一些鼠的白血病发病率高;另一些鼠患乳腺癌,也有一些不患癌。这些确实自发产生的肿瘤可分为二类:一类包括发生原因不明的肿瘤,另一类包括由病毒引起的肿瘤。这些病毒是Gross原先所述的核糖核酸白血病病毒和明尼苏达医科大学的John J. Bittner所发现的核糖核酸乳腺肿瘤病毒。一些其他病毒也已被证明在实验室鼠中引起白血病或其它类型的癌肿。
分别由Gross以及由国立卫生研究所的S. E. Stewart和B. E. Eddy发现的一种这样的病毒,即多核瘤脱氧核糖核酸病毒,在某些鼠群中普遍流行。给成年鼠注射多瘤病毒,并不产生肿瘤,然而,倘若给未成熟鼠(它们有一个薄弱的免疫系统)和出生时摘除胸腺或全身照射X线造成免疫缺陷的成年鼠注射此种病毒,则能诱发肿瘤。所出现的这种多瘤(polyoma)能成功地移植给相同的纯系正常成年鼠。
国立卫生研究所的K. Habel以及在英国皇家卡罗林研究所与George Klein—起工作的H. O. Sj?gren惊人地观察到,如接受移植物鼠与成年鼠相似,预先注射多瘤病毒,那么这样的移植肿瘤将不生长。用致肿瘤病毒给动物作免疫接种,接种动物产生抵抗由此种病毒所引起的肿瘤细胞的移植物的能力。与每一种化学所致肿瘤具有其抗原独特性的情况不同,多瘤病毒诱发的所有肿瘤具有相同的病毒特异性细胞表面抗原,所以用任何一个多瘤给动物作免疫接种,都能产生抵御任何其它多瘤的能力。对由其它致癌病毒,如SV40或腺病毒诱发肿瘤的研究,也已得到同样的结论:相同的抗原出现于由相同病毒诱发的不同肿瘤中(虽然各个癌肿病毒诱发不同的抗原)。
任何一个因素诱发的肿瘤,不管它是化学的还是病毒的,它们的免疫能力显著不同。肿瘤特异抗原,按照它们使鼠产生的对于再次的同种肿瘤袭击的免疫力大小,而称为“弱的”或“强的”抗原。肿瘤特异抗原是否毫无例外地是所有癌肿的特性,或者没有获得这些特殊标记的细胞是否也能癌变,这个问题还不清楚。
肿瘤免疫
至此,我一直在讨论细胞表面抗原的探测,而很少谈及动物宿主对这样一些抗原的免疫反应的本质,如果这种免疫反应经适当处理,使其有利于宿主,那么,此免疫反应的本质显然就具有首要意义。像来自一个无缘供体的移植组织的排斥一样,肿瘤的排斥主要由淋巴细胞参与。自从1960年初以来,已知道淋巴细胞有二种不同类型,它们都起于骨髓中的原始干细胞,并移至器官,在这些器官中分化为能与抗原起特异相互作用的细胞。一种演变途径形成B淋巴细胞,即B细胞,这些细胞与抗原相互作用,接着合成和分泌抗体:抗体是一些复杂的蛋白质,具有能与刺激抗原发生特异性结合的活性部位。另一种演变途径是通过胸腺,干细胞分化为不同种类的T淋巴细胞,即T细胞,承担细胞免疫反应的责任。与抗原接触过的T细胞在其表面上似乎合成抗体样分子,因此这些淋巴细胞在再次与上述抗原接触时能加以识别,引起一系列的反应,这些反应能导致在表面有异体移植抗原或肿瘤特异抗原的细胞产生破坏。T细胞也释放一些因子,这些因子参与T细胞、B细胞和免疫系统其它细胞(特别是巨噬细胞——大清除细胞)之间的复杂的相互作用。简言之,体液(抗体)和细胞(T细胞和巨噬细胞)两方面的免疫反应似乎都与肿瘤免疫有关,但T细胞的免疫性可能更为重要。
根据对肿瘤特异抗原的认识,癌症免疫学家寻找了比在纯系鼠作的肿瘤免疫性排斥的移植技术更快更方便的分析研究方法。近年来,对发展测定免疫系统细胞成分的反应方法已作出了很大的努力,特别是对测定T淋巴细胞的方法。
血清学方法
供免疫学家应用的最先进和最通用的方法是血清学方法,这些方法利用抗体作为分析探查工具。巨大的努力已进入尝试用人的癌肿组织免疫接种马、兔和山羊,然后分析这些动物制造的抗体,观察是否有任何抗体能与癌细胞,而不是与正常细胞起特异反应,以探测癌的特异抗原。(大量这方面的工作被仍未达到的希望所鼓舞,这个希望就是癌的特异血清在人的癌肿治疗中将是有价值的。)这些努力通常是令人失望的,就最初要求癌肿特异性给予进一步分析更现实的评定在某些正常组织中找到的“癌肿抗原”。
G. I. Abelev用患肝癌的鼠血液免疫接种兔子。从兔的血清中除去那些和正常鼠血液起反应的抗体,留下的抗体与患癌鼠的血液中的某些成分起反应。进一步研究发现在正常鼠胎的血液中存在上述相同成分,Abelev等人接着在人类也见到类似现象。这种抗原称为甲胎蛋白,这是在胎儿期间所制造的各种物质中的一种,在出生后不久即下降到不可测出的水平,其原因大概是由于控制这些物质生产的基因已停止活动。由于恶性变化的结果,控制这些甲胎蛋白生产的基因可再次活化,此种抗原重新出现。血液中甲胎蛋白的测定已证明对人肝癌的早期诊断有用。还有一些其它胚胎抗原,这些胚胎抗原的测定和分析已成为癌症免疫学中的一个颇为活跃的领域。
研究癌细胞的细胞表面抗原的一种最有用的血清学方法,是最初由伦敦之盖氏医院的P. Gorer发现的细胞毒性试验。在这个操作中,带有特异表面抗原的细胞当它们与抗这种抗原的特异抗体一起温育,在存在称为补体的血清因子的情况下,这些细胞受到杀伤。补体实际上是一组蛋白质,当抗体结合抗原时,这些蛋白在酶连锁反应中依次地被激活。最后活化的复合物似乎使抗原性的细胞膜变得脆弱,导致它的溶解或死亡。补体反应的连续性足以使最初的抗原 - 抗体反应扩大几千倍,以致只要少数抗体分子的结合就能引起此抗原性细胞的破坏。在Gorer设计的细胞毒性试验中,用在溶液中增加一种染料来鉴定被抗体杀伤的肿瘤细胞;溶解的细胞吸收这种染料,但完整无损的细胞则不吸收。
白血病是异常白血球增殖的总称,它可以是实体肿瘤,如淋巴瘤,或者是血流中细胞的肿瘤。在鼠类,这种癌症一般发生在胸腺里,这大大地方便了血清学家进行白血病细胞和正常胸腺细胞表面抗原的比较。1961年,E. A. E. 著作等三人在斯洛 - 开特林癌肿研究所开始进行白血病细胞表面抗原和正常胸腺细胞表面抗原的血清学的研究。那时在淋巴样细胞上只能发现一种抗原,那是主要的移植抗原H-2,见于大多数的鼠细胞。
白血病抗原
在胸腺细胞和白血病细胞上除H-2抗原外,现已知三种主要的表面抗原。第一种能用一系列抗原来例证,称Ly抗原,Ly抗原标记着所有由胸腺衍生来的淋巴样细胞。这些抗原被称为分化抗原,因为控制它们表现的基因仅仅在从胚胎细胞分化成专门化细胞的特殊途径中才被激活。来源于胸腺的白血病细胞有Ly抗原,是因这些细胞返祖的缘故。决定Ly抗原的基因遵循传统的孟德尔遗传学的定律,在鼠不是有一种Ly类型的抗原就是有另一种Ly类型的抗原:自从由斯洛 - 开特林癌肿研究所的H. Shiku,P. Kisielow及其同事发现具有不同免疫功能的三种T细胞可根据其表面的Ly抗原的类型作区分以来,这些抗原对免疫学家来说,是非常有意义的。
在白血病细胞上及某种情况下的正常细胞上,第二种类型的表面抗原是病毒抗原,它是缩写为MuLV的鼠的白血病病毒。现在我们所知道的有关这种病毒以及由此病毒引起的白血病的生物学知识,许多是通过应用血清学技术检测病毒抗原而获知的。事实上,我们将明白,病毒抗原的表现可能是鼠白血病病毒存在的唯一证据。
从国立卫生研究所的W. P. Rowe和他的同事的工作中我们知道,MuLV的基因信息作为染色体组(整套鼠基因)的一主要部分在鼠中普遍存在,这些病毒基因与鼠的其余基因一起一代代地遗传下去。引起一只“感染的”鼠和病毒颗粒的制造,MuLV基因是否完全被表现,由其它基因决定,这些基因因不同纯系鼠而不同。也已发现在有些鼠系里病毒基因部分地被表现,仅有少量病毒或病毒蛋白,也有根本不表现。激素、致癌化学因素和X线照射也可以激活在正常情况下静止的MuLV基因,在某些鼠系里,这些作用物同样可以引起白血病。
只有全部MuLV表现,似乎不足以使一个细胞恶性变。如果人们计算由此病毒携带的遗传信息给码的蛋白数目,人们知道的这些病毒产物大概就能计算出所有这些病毒基因。因感染细胞能表现全部病毒蛋白而不显示任何恶变证据,故它们本身的存在并不引起白血病。
对GIX,即另一个由MuLV表现的抗原的分析清楚地说明细胞分化对病毒基因的表现有作用。GIX最初被认作为一个正常胸腺细胞的表面抗原,见于某些鼠系,而在其它鼠系里则没有。GIX与MuLV的关系由下列事实证明,即能在缺乏此抗原的细胞中通过故意用该病毒引起感染而诱发GIX。宛如Gross细胞表面抗原(GCSA),无论何时MuLV表现,GIX也表现;可出现在其胸腺细胞上一般不表现GIX的鼠的白血病细胞上。但与GCSA不同的是,GIX也出现在某些没有MuLV感染证据的鼠系的正常胸腺细胞上。
基因的分析已发现GIX有另外一些特征。不像H-2和其它普通的细胞表面抗原,它们的表现仅需一个单独的基因,而GIX的表现似需二个基因。况且,缺乏GIX的鼠系显示没有二者择一的基因产物,反之,其他细胞表面抗原是同一基因一个或另一个形式的产物。GIX系统的另一个特征是这样,鼠系能按照它们在其胸腺细胞上表现GIX抗原的相对数量而归于四种中的一种。这个异乎寻常的特征,其来源可能是,掺入不同鼠系基因物质的MuLV基因复制品的数量不相同。
在我们对GIX的分析中突出三个重点。首先,细胞的分化在MuLV基因的表现中有决定性意义。在某些白血病发病率低的鼠系的正常鼠中,因GIX的MuLV基因仅仅在胸腺环境内经受分化的淋巴样细胞中被激活。
第二,MuLV和其宿主二者间的关系是一个密切的关系,不但存在于基因水平,而且在细胞表面水平。GIX是一种病毒基因产物,其已被掺入作为一种正常细胞即胸腺细胞的细胞表面的成分。对于这种现象的另一种想法是,在鼠的个体发育过程中,病毒和宿主基因密切配合,以制造某些细胞表面结构。
第三,在鼠正常生命期不表现GIX和GCSA,而在其白血病及其它肿瘤中出现这些抗原,这与肿瘤特异抗原的起源有重要关系。我已提出这种可能性,即在正常情况下,静止的基因的激活,能说明化学诱发性肿瘤具有独特抗原的原因。因在白血病发病率低的鼠系里出现GIX或GCSA,这种基因的起源应当是MuLV。
免脱机制
由化学因素或多瘤病毒诱发的肿瘤特异移植抗原和发生在其正常细胞上缺乏这些抗原的鼠的白血病细胞上的GIX及TL抗原,说明到目前为止已被发现的癌肿特异抗原的范围。事实上,当采用了足够敏感的技术时,已证明鼠的大部分癌细胞带有这样一些特异性表面抗原。那么,这些肿瘤的产生怎么能不激起一个有效的抑制肿瘤生长的免疫反应呢?
虽有免疫反应,但肿瘤仍取得成功,还没有简单满意的解释。作为单个细胞开始的癌肿在其生长的早期可能不激发免疫的识别。当免疫系统警觉的时候,癌肿已长成了,而对于机体来说,要对付此癌肿已经太大了。
最惊人和研究得最好的免脱机制是抗原调变:癌细胞在面临免疫性攻击时具有掩蔽或失去抗原的能力。用TL抗原给鼠作免疫接种不导致对在其表面有TL的白血病细胞的生长出现抵抗。这样一些白血病细胞就像它们生长在未免疫鼠中一样,同样地生长在有高含量TL抗体的鼠中,虽然这许多抗体应给予鼠良好的保护作用。
癌肿能逃脱免疫破坏的另一种方法是通过给机体大量的肿瘤抗原。然后这些抗原结合于特异抗体或结合在淋巴细胞上的特异性受体,防止它们辨出和毁灭癌细胞。我们把这种免脱途径视为“抗原性遮盲”(antigenic blindfolding)。
从国立癌肿研究所的D. L. Morton和在伯来克的加利福尼亚大学的D. W. Werss对鼠的乳房肿瘤所做的工作,知道在存在一个正常免疫系统的情况下,有另一种肿瘤免疫性的特异性抑制机制。这些肿瘤的极大多数是由Bittner病毒引起的,此病毒通常通过乳汁传向下一代:幼鼠通过吮吸感染母鼠的乳汁而得到感染。如果幼鼠由不受这种病毒感染的其它母鼠喂养,这些幼鼠则不受感染,也不产生乳房肿瘤。移植试验,宛如化学诱发性肿瘤抗原的移植试验一样,发现在缺乏这种病毒的鼠中,其乳房肿瘤的抗原性要比在出生时获得这种病毒的鼠大得多。出生时受感染的鼠,对和此病毒有关的及与由此病毒诱发的肿瘤有关的某些抗原,显然地变为免疫无应答(“耐受”),所以当鼠以后出现肿瘤时,这些鼠不可能对此肿瘤增强有效的免疫性。
总之,免脱机制的大部分讨论着重强调由抗体或免疫细胞中介的特异免疫性的缺乏。我们已发现在对患白血病鼠注射健康鼠血浆后,白血病细胞广泛破坏。血浆里的这种活性因子已被验证为补体系统的一个成分,如我已提到过的,补体系统是一系列与广泛的免疫反应(包括抗体引起的细胞破坏)有联系的血液蛋白质,近来证明,可能有一些白血病动物有相当高的特异抗体水平,但因为它们缺乏足够的补体,抗体就不能消灭白血病细胞。当供给外源性补体(输入的血浆里)时白血病细胞就被杀死。如我的同事W. D,Hardy所证实,在猫中同样发生血浆参与的白血病细胞的破坏。
从免脱机制的讨论(以及已被提出的几个其它机制)明确了,肿瘤进行性的生长绝不意味着缺乏免疫反应或肿瘤特异抗原。当然,从免疫意义上讲,最终的免脱机制是肿瘤特异抗原的完全缺乏。我们知道一个称为免疫选择的过程,在此过程中,一个肿瘤的抗原性最大的细胞被免疫反应所毁坏,留下抗原性最小的肿瘤细胞继续增殖,但是尚未发现肿瘤特异抗原永久失去的抗原性肿瘤。已知肿瘤可以逃脱免疫破坏的途径,然而,我们不知道是否鼠中有任何肿瘤缺乏肿瘤特异抗原。直到技术发展获得必需的知识前,人们只能推测人癌肿的适当模型是有最强抗原的鼠肿瘤,或是有最弱抗原的鼠肿瘤。
癌的免疫疗法
肿瘤特异抗原的发现,自然使人们对可能应用免疫手段治疗和预防癌症发生兴趣。谈到作为第四种治疗癌症的免疫疗法(于外科手术、放射治疗和化学治疗之后)是深得人心的,但是推断现在就有对癌症病人可预言有利的无可比拟的免疫疗法的摄生学,却是错误的。总之,仅仅只有暗示未来将带来什么。
两种最广泛采用的癌症治疗法是外科手术和放疗。这两种治疗法,只有当癌症未扩散时,最有疗效。化疗的主要优点是,如果癌细胞扩散到全身,则治疗能到达和毁灭无论哪里的癌细胞。虽然用化疗控制某些癌症已有重大进展,但所有癌症化疗制剂对正常细胞都有某种程度的伤害,而这往往局限了它们根本的有效性。免疫疗法的主要吸引力在于免疫反应的可惊的特异性:对标有特异抗原特征的癌细胞的杀灭竟会留下缺乏这些抗原的正常细胞而未受伤害。应用免疫原理来治疗癌症,全世界实验室和临床正在做大量的工作。
现在人们普遍相信自然实验表明最初尝试的免疫疗法。内科医生已长期观察并记载病例,在一次急性的细菌感染之后,发展的癌肿消退了。W. B. Coley(生于1862年),根据这些观察,一生致力于发现一种癌症治疗法。他开始用死亡细菌的混合物对他的病人注射。这些混合的细菌菌苗称之为柯雷毒素,再现某些急性细菌感染的特征,如发热和寒颤,在他的病人中确实有些病例的肿瘤部分或完全消退。
癌肿研究所的C. H. Nauts(Coley的女儿)现已收集和分析近一千例用此方法治疗的病史,无可置疑某些病人的疗效是显著的。为什么那时此方法废而不用甚至暂时名誉扫地呢?部分答案在于1920 ~ 1930年间,伴随放疗出现的很大希望。另一原因是没能提出科学上的理论以说明柯雷毒素的效能,而内科医生不愿采用他们不了解其根本及他们不能预言其效能的一种疗法。随着免疫学范围扩大,认识赶上柯雷现象,种种的发现才开始明白柯雷毒素怎样发挥其抗肿瘤的作用。首先发现细菌产物对免疫反应有深刻的影响。动物中肿瘤特异抗原的发现,仿佛觉得人的肿瘤也可能是抗原性的,仿佛觉得柯雷毒素里的细菌产物正赋予另一方面的抵御癌症的机能不足的免疫反应能力。
免疫增强剂
B. 本纳塞拉夫,D. A. 克拉克和我发现用卡介苗(一种经减弱的用于接种人体以抵抗疾病的结核杆菌菌株)感染的鼠显示出增强对各种肿瘤的抵抗力,Coley研究工作和现代之间的最后联系到来了。卡介苗(BCG)在鼠中发生暂时的感染,动物感染反应期间,其免疫系统受到最大的刺激。除对癌肿有更大的抵抗力外,受卡介苗感染的鼠又有更大的能力制造抗体,排斥外来正常组织的移植物,幸免某些在通常情况下是致死的细菌和病毒的感染。还已发现其他作用剂,一些微生物和一些合成物,有类卡介苗的效果,故它们被称之为免疫增强剂。
对癌肿免疫学家一个主要的要求,是测定免疫增强剂怎样工作及把免疫系统的体液和细胞成分的作用分出来。许多兴趣集中在巨噬细胞上,其作为关键细胞参与卡介苗和其它免疫增强剂的功效。巨噬细胞被称为一种清除细胞,因它有吞食细菌、死亡细胞及其他异物的能力。卡介苗和其它免疫增强剂对巨噬细胞有显著的作用,使它们变成更多吞噬细胞,合成更多的消化酶,并使之分裂。
我们对五十多年来癌症研究者所知现象的分析,了解了免疫增强剂如何能引起肿瘤细胞破坏,和称为肿瘤出血性坏死现象。鼠和其它啮齿动物的有些肿瘤随着注射格兰氏阴性细菌或一个来自这种细菌的细胞壁的因子,遭受急性出血及破坏。引起肿瘤出血性坏死及对这些细菌的许多有毒作用也负有责任的细胞壁因子称为内毒素;经化学鉴定它是一种脂多糖,脂(脂肪的)及糖类分子的复合体。与卡介苗不同,内毒素对已存在的肿瘤有最强的作用,而卡介苗在鼠中的最大作用发生在肿瘤移植前给予。
内毒素对肿瘤细胞的作用不是直接的,因为事实表明,内毒素不使组织培养中的肿瘤细胞致死。多年来,信以为肿瘤出血性坏死是由内毒素对循环系统作用引起的,导致对肿瘤血供减少,肿瘤细胞因缺氧而死亡。我们发现在注射了内毒素动物的血里有一个因子,它有直接杀死肿瘤细胞的能力。现正发现免疫增强剂对免疫系统的成分起选择作用,与卡介苗和其它微生物质相比,其作用更广。
免疫增强剂,不管是一般的还是选择的,仅仅是免疫原理应用于癌症治疗的许多方法中的一种。一种特异癌肿疫苗的观念就像免疫学本身思想一样陈旧。内科医生已屡次反复尝试用对病人注射病人本身的癌细胞提取物,或其他病人的癌细胞提取物,以改变癌症的病程。就事实而论,这些临床研究的大多数病人是晚期癌症患者,任何有益的成效定是可惊的,然而,确实没有一个。虽有癌肿免疫学的较新概念和较新发现,但是用癌肿疫苗的特异免疫法仍依旧是一个吸引人的,有可靠科学理论的可能事情。在我们期望用这种方法工作以前,我们需要知道更多的关于肿瘤抗原的最好的来源和形式,及如何最有效地把它与免疫增强剂结合起来。
将来的方向
免疫学研究的最大胜利在于成功地为人类预防早先地消灭传染病。免疫学研究对了解和控制癌症的根本贡献还留待于将来的断定。癌的免疫学是一个新的科目,然而期望癌的免疫学原理的大部分实际应用及这点上的发现将是不现实的。我们所能期待的是,过几年后逐渐深入了解实验动物中的肿瘤特异抗原的本质,及由它们引起的免疫反应的详细知识。对基因能紧密控制免疫反应的性质和强度的认识,深远地影响了免疫学的研究,现在需要明确对癌肿和癌肿病毒的免疫反应的基因控制。查明怎样能缓和或克服免疫反应的基因限制,可以提供最有力的方法以阻止肿瘤逃避免疫的破坏。研究人的癌肿,其任务是应用由研究动物肿瘤得到的结果来分析人的癌症。这更意味着在治疗人的癌肿中注意对免疫增强剂价值的评定和严格的实验室研究,就像我们明确实验动物的肿瘤抗原一样明确人的癌肿抗原。
当我们展望不久的将来时,既不应盲目乐观,也不该持有怀疑的悲观。我们已取得了本质的进展,我们能预料免疫学的调查研究将对我们了解恶性疾病继续作出显著的贡献。
[摘译自美国Scientific American1977年236卷5期。曹慧琴 译,周铁梅、邱佳信校]