雅各布：癌组织是一群由“智能”细胞组成的“社交网络”
伊夏尔·本·雅各布（Eshel Ben-Jacob）是以色列特拉维夫大学的一名物理学家，也是美国莱斯大学理论生物物理学中心的学者，长期从事非生命颗粒和单细胞组织之间特殊差异的研究。在一次接受采访时，他告诉《新科学家》杂志记者，利用从细菌集体智慧中的发现打断癌细胞之间的联系，有可能会让癌细胞彼此“倒戈”。
癌细胞的“智能”社交网络
问：作为一名物理学家的您，怎么会与癌症研究联系上的？
答：我致力于研究自然系统的模式形成和推广细菌集体智慧的概念已有30年了。从哲学意义上来讲，这起始于我希望找到非生命颗粒和单细胞组织之间的特殊差异。我发现，这些单细胞组织能够感测环境、处理信息并利用获取的数据做出判断。它们的行为类似于社群组织。
在从事这项研究20年后，我获得了关于癌症的惊人发现。像细菌一样，癌组织也是由一群“智能”细胞组成的社交网络。令人高兴的是，我们能够利用从细菌中的发现来更深入地了解癌症。
问：您对细菌的研究成果包括两种新菌种的发现。它们有什么特别之处吗？
答：它们是paenibacillus dendritiformis和P.vortex，主要存在于人体结肠内，并构成了异常复杂的通讯网络（两种细菌的数量分别是全球人类数量总和的100倍）。它们之间沟通的方式非常有趣：如果遇到抗生素或其他威胁，它们会把信息传递到菌群中心并停止活动；如果遇到了某些利好因素，例如食物，它们会把最善于消化和分解食物的细菌调遣到菌群最前端，使整个菌群更有效地获得食物。
另一种有趣的现象是，它们能像多细胞生物那样分配任务，甚至能形成集体决策。我建立了一个测量细菌社交情商（Social IQ）的得分系统，发现这两种细菌的得分是一般细菌的3倍以上；如果从人类学的角度看，这相当于爱因斯坦的水平。
问：以上的这些发现是如何让您与癌症以及癌细胞扩散方式联系在一起的？
答：人们通常认为菌群中的细菌都是同质的，但我们发现它们其实存在分工和分化的现象。与之相似，在癌症方面，人们认为癌症初期是单克隆型的――即所有癌细胞都一样。现在我们认识到事实并非如此，癌症是多克隆型的，癌细胞也显示出类似于社会化菌群的任务和功能分化。这是一种有计划的行为，而不是随机发生的。
问：在社会化菌群和肿瘤之间还有其他相似性吗？
答：随着研究更加深入，从中我也获得了更多发现。癌组织会诱导周边细胞发生基因改变，使后者为它们提供营养。这和细菌菌落类似。研究还显示，癌细胞并非在所有的人体组织都能转移，相反，它们会通过释放间谍细胞的方式来挑选和准备转移的位置。这一点也跟细菌菌落的行为相似
。
癌细胞也存在自嗜行为
问：这么说癌组织像细菌菌落一样“聪明”；那它们是如何把这种“聪明”运用到生长中的呢？
答：这里有个例子。当你体内发生血栓时，就会有一种叫凝血酶的物质被释放到血液中。癌细胞有一种探测凝血酶受体的功能，会让癌细胞意识到体内某处发生了血栓；而发生血栓的部位由于供血不足会随之出现组织缺氧，甚至在缺氧发生以前，癌细胞就已经做好了准备。它们会相应提高自身活性氧的水平，从而更有效地利用氧气。这说明癌细胞能够预判未来并做好相应的准备。
问：您是否可以举一个这方面的例子来说明？
答：你可以用靶向分子来激活癌细胞的凝血酶受体，使其为缺氧状态做好准备，然后在高压氧舱内提高癌症患者体内的血氧浓度。在这种情况下，高氧环境会对癌细胞起到抑制和杀灭作用。这样，癌细胞就为错误的预判付出代价。
你还可以诱导癌细胞自身互相攻击。我研究过细菌的同类自嗜行为，甚至破解了导致这种行为的通讯密码。癌细胞也存在同类自嗜行为――吞噬缺少营养的相邻细胞。利用这种机制，可以使癌细胞互相攻击。
问：您重点研究了癌细胞在体内的扩散和转移方式。这些是怎么发生的呢？
答：我们聚焦于癌组织转移的研究，是因为90%以上癌症患者的死因缘于此。在癌症中，一开始体内会产生一个初始肿瘤，而在某个时候，肿瘤细胞会从上皮细胞（位于人体体腔，不能转移）转化为间质细胞（能转移到新的位置），然后又变回上皮细胞，从而为癌组织建立新的“前沿阵地”。
问：我们对癌细胞在不同状态间转化以及在体内扩散的方式了解多少？
答：在马萨诸塞州的怀特黑德生物医学研究所，罗伯特·温伯格（Robert Weinberg）和他的研究团队发现，在癌细胞从上皮型向间质型的转化过程中，有些细胞变成了混合型，即同时具有两种类型的细胞特点。在位于得克萨斯州的MD安德森癌症研究中心，研究人员发现这种混合型细胞类似于干细胞，能够重新分化为不同的细胞类型。这意味着它们将有机会产生耐药性。
我们的发现在于控制癌细胞转化的信号通路是与其他通路相关联的。我们正在研究其中的基因网络。
志在对癌细胞重“编程”
问：癌细胞是如何从一种类型转化为另一种类型的？
答：癌细胞的转化开关由两种基因组成，每个基因都与一种称为MicroRNA的分子关联，这种分子在RNA翻译为蛋白质的过程中起调控作用。在癌细胞的转化过程中，一对基因-microRNA组合作为决策者；而另一对组合作为信息整合者，汇总处理各种输入的信号。
我们在癌症中发现了某些独特的东西：从一种细胞类型向另一种类型的转化并非存在两种而是三种途径，原因在于中间状态即混合型细胞的存在。现在，我们已经成功破解了癌症的决策密码，它是一种全新的逻辑。
问：这将如何用来阻止癌症？
答：当癌细胞从上皮细胞向间质细胞转化时，它们会经历混合型细胞的中间状态，这种中间状态能让它们产生耐药性。而当它们重新变为上皮细胞后，就不能再回到中间状态了――这是一种单向转化。这种“转化开关”的方式意味着我们可以用来“忽悠”癌细胞。也就是说，你能阻止癌细胞发生转化。如果它们作为间质细胞，就无法在身体其他部位找到转移的落脚点；而如果它们作为上皮细胞，就不能发生转移。
问：利用这种“转化开关”，您能否对癌细胞进行重新“编程”使之无害？
答：我们能做的事情之一就是利用免疫系统的各种因子，例如β转化生长因子（TGF-beta），它能调控上皮―间质细胞之间的转化开关。如果你能调控β转化生长因子的水平――可以通过广泛应用的抗糖尿病药物二甲双胍实现――你就能拧紧癌细胞转化的开关。但是，我的理想是对癌细胞重新“编程”，使之变为良性或较少侵略性的细胞。这就像人们提取皮肤细胞转化为干细胞的过程一样。
资料来源 New Scientist
责任编辑 则 鸣