对付癌症的最大难题之一是为什么患者的免疫系统几乎总是不能消除癌细胞。研究者猜想肿瘤细胞的幸存是靠它能逃避免疫监察或是能阻抑免疫反应。而本期Science报道说,至少有一种癌细胞具有比单是逃避免疫监察更为高明的策略:它们杀灭了攻击它们的免疫细胞。瑞士有一个研究组表明黑素瘤细胞表面载有一个分子,它导致免疫细胞通过称为细胞凋谢的过程发生细胞自杀。

比利时首都布鲁塞尔的路德维希研究院的肿瘤免疫学家西尔利 · 布恩(Thierry Boon)说:这个发现很有趣,也很重要。”正如研究者之一,瑞士洛桑大学的生物化学家容格 · 肖帕(Jurg Tschopp)解释的:“我们一直不了解为什么大多数黑素瘤病人不能消除他们体内的肿瘤,但这个新的实验证据可以提供这方面的研究线索。”有人揭示肿瘤细胞的这种策略结果也可能为挫败该策略打下基础,或是甚至使肿瘤细胞调转枪头来杀灭肿瘤自身。

过去几年中关于细胞凋谢研究的迅猛进展促使这项新工作的产生。细胞凋谢(apoptosis)是细胞的一种不同于坏死的死亡方式,是由基因控制的细胞自我消亡过程,其发生为机体维持衡态所需。在细胞凋谢期间,一些细胞不断转变成小块的细胞质,染色质密集固缩,DNA酶活化而出现DNA降解。细胞凋谢在清除生长发育过程中的多余细胞以及在控制免疫反应上起着关键的作用。坐落在黑素瘤表面的这种极其重要的分子中包括释放死亡信号来起始细胞凋谢的一个分子,称为Apo-1,或称为Fas。当另一个称为Fas配体(FasL)的分子与Fas结合时,Fas便启动细胞内一系列事件导致细胞自杀。

研究者很快发现许多细胞类型都能在其表面表达Fas,但首次发现FasL似乎主要在免疫系统活化的T淋巴细胞表面上表达,T淋巴细胞是设计来杀灭其它细胞的。虽然T细胞可利用FasL在细胞凋谢中杀灭T细胞的靶子,但T细胞也可以利用Fas系统来放慢免疫反应。T细胞既载有Fas,亦载有FasL,所以T细胞可以使这两个分子武器相互轮流发挥作用。而在T细胞表面上发现FasL后不久,研究者开始发现有别的细胞类型也载有FasL。肖帕说:“经过一段时间以后,我们才使人们信服FasL并不只是T细胞所拥有。”除此以外,还有人证明某些非免疫细胞可以利用这种分子武器来对抗T细胞。美国有两个研究组报道细胞在免疫“特免”部位——即指体内炎症时免疫反应残缺的部位,如眼房、部分神经系统及睾丸——是表达FasL的。任何活化的T细胞载有进入这种免疫“特免”部位的Fas便会遇到表达FasL的细胞,从而会接受阻止免疫反应的死亡信号。

纽约斯隆 · 凯瑟琳癌症中心的免疫学家阿伦 · 休顿(Alan Hughton)说,在过去几年中,许多科学家也报道了实验室培养的几种肿瘤细胞系表达FasL,但没有人能十分肯定其意义。而肖帕及其在洛桑大学的同事们决心对此进一步研究。他们怀疑病人体内的肿瘤是否有能力保卫自己,是否能用表达FasL的方法来抵抗T细胞或免疫系统的其它效应细胞的攻击,正如免疫特免细胞的作用那样。他们开始筛选大量癌症病人来证明FasL的作用。在测试黑素瘤病人时,他们得到一个线索:35个病人中有18人血液中有FasL。

这并不能证明FasL来源自癌细胞。但是肖帕说,当研究组取出7个病人的肿瘤样品,用对抗FasL的抗体染色,发现所有的肿瘤中都有FasL这一蛋白质。为了测试FasL是否能保护肿瘤免遭免疫系统攻击,该研究组做了一个分析,他们探测了单链DNA的断裂。而单链DNA断裂是细胞经历凋谢的特征。他们发现在侵入肿瘤的细胞中存在这种能说明问题的单链DNA断裂。肖帕说,“这个结果提示FasL在保卫这些肿瘤细胞免遭免疫系统攻击中起作用的。”其时,肿瘤能用自己的武器来保卫它们自己的安全。该研究组在实验室中培育的黑素瘤细胞系细胞表达FasL,而不表达Fas。肖帕说,故而肿瘤细胞可以向载有Fas的细胞释放死亡信号,但却不能接受死亡信号,因为肿瘤细胞只表达极少的Fas,或不表达Fas。

为了对这种想法进行测试,研究组将肿瘤细胞注射到一种品系的小鼠体内,这种品系的小鼠不产生Fas,他们希望这种小鼠的缺乏Fas的T细胞会安全地不受到肿瘤细胞上FasL的攻击,却能攻击肿瘤细胞。实验结果证明可以对这种希望作出肯定的论断。因为在这种小鼠体内的肿瘤生长比正常小鼠慢得多。

如果证明FasL的表达是黑素瘤以及或许是其它肿瘤保卫自己免遭免疫系统攻击的普遍机制,那么研究者就将开始寻找战胜肿瘤这种保卫机制的办法。休顿说:“肿瘤细胞可能是很机警的,但以上实验结果开阔了治疗肿瘤的新策略和新靶子。”休顿说,理论上可以在侵入肿瘤的淋巴细胞中阻断Fas信号途径,阻断肿瘤产生FasL,也可以诱导肿瘤细胞表达Fas。

实际上,已有一些常用的抗癌药物是通过Fas途径来攻击肿瘤的。海德堡大学儿童医院及附近的德国癌症中心的克劳迪亚 · 弗利森(Claudia Fresen)与其同事最近在5月份的Nature Medicine上报道了他们的工作,揭示有一种抗癌药物,叫做阿霉素,它能使肿瘤细胞同时增强Fas与FasL的表达。研究者相信每个肿瘤细胞表面以及肿瘤细胞之间都有Fas与FasL的相互作用,因此肿瘤细胞能通过细胞凋谢有效地杀灭它们自己。

休顿说,“过去10年中人们对肿瘤免疫学充满了不现实的乐观,但是现在已越来越了解免疫系统如何识别癌细胞以及癌细胞如何逃避免疫反应。最终,这个领域牢固的科学基础将逐步建立起来。”

[Science,1996年11月22日]