当用脾细胞穿过肿瘤细胞时能得到什么呢?能得到源源不断的抗体,它能探测识别和消灭癌症。
—种强大的新型武器可能很快进入治癌的武库中。这种武器是第一个非常准确而有力的生物侦探,它在人体上搜寻肿瘤,在荧光屏上用雷达似的图像指出它们的位置。当安装上致命的化学或放射性“弹头”时,这种装置总有一天会成为导弹,它能消灭恶性细胞,而使健康细胞不受损害。
这种在全世界生物医学研究实验室中被迅速利用的革新的新技术成果——用处广泛的武器,利用所说的单一无性系抗体,部分来自癌细胞,在实验室培养中大量制造,它们能寻找并摧毁规定好的目标。
单一无性抗体利用自然发生的抗体所用的同一特性保护人体。它们是警戒的蛋白质分子,有一套能夹住致病入侵细菌如病毒和细菌的“齿状物”。当它们在血液中游弋寻找入侵细菌时,每个抗体有它自己的特殊目标,抗体将在人体各处追踪它。目标一般是外表有一些明显特征的入侵细菌。某一抗体只抓住它自己的特殊目标。
但是,侵害人体的普通和外来传染病这样多,每种入侵细菌都能有不同的抗体吗?
十分奇怪的是每种入侵细菌都有它的抗体。事实上,人体可能有一百万个不同的抗体。大多数抗体是在脾脏中制造的,每个脾细胞只制造一种抗体。当疾病侵袭人体时,一个或更多的抗体就追击然后消灭入侵细菌。像一个值夜班的人有条不紊地试着每把钥匙,直到找到正确的钥匙。人体只选择那些能够“抵抗”外来物质的抗体,然后消灭那个特殊的入侵细菌。
附在放射性标记上的抗体充当一个示踪物,可以用来对任何生物分子的鉴定和定位,因为它经常显示出它的位置。它们早已成为试验室研究和临床检验的一种有用工具,无论何时需要把少量的某种物质探测出来,都要用它。
但抗体始终有个问题。为了获得一个有科学价值的抗体,科学家们必须把它从在实验室试验的动物的血液中取出来,不可避免地带出几百个其它不需要的抗体,每个抗体指定不同的目标。怎样对准能自动寻找你所要的目标的特殊抗体,然后取出那个抗体,留下其它的抗体?
1975年英国剑桥医学研究委员会的C. Milstein博士和G. Kōhler博士发明了完成这一创举的巧妙方法。不仅取出抗体本身,他们还发明了选出制造所需抗体的脾细胞方法。Milstein和Kōhler懂得了怎样使这个细胞“永生”、以便能在实验室培养中繁殖几百倍。这样,科学家们不仅是在几百万个细胞中寻找一个,而是能发现整个复制细胞的群体,每个细胞构成一个单独的抗体。
无性系群体
为了达到这个目的,科学家们必须把两个不同种类的细胞融合起来、制造一个杂种细胞。这些杂种细胞是完全新的生物,以前从未见到:它们具有从两个不同亲体遗传的新特征组合。一个母细胞是脾细胞,它能产生大量的单独抗体。另一个母细胞是骨髓瘤的肿瘤细胞;这个细胞可以在培养中无限生长。细胞一旦融合,亲本的性状便结合,就产生杂种黑色瘤,一个能在实验室里无限地生存并产生大量优良抗体的显著细胞。这些杂种将成长为相同细胞的群体,一般称为无性系,无性系内的细胞产生相同的抗体。因此取名为单一无性系,指的是来源于杂种黑色瘤细胞单独无性系的一个抗体。
这种迂回路线有两种优点。第一,得到一个单独的抗体,一个一心一意的生物自动跟踪装置。更令人鼓舞的是,因为杂种黑色瘤能无限地繁殖,它便成为非常有用的抗体的永不枯竭的源泉。
杂种黑色瘤技术革新了这一领域的研究。一个主要的研究杂种黑色瘤的科学家,宾文法尼亚医科大学的R. Kennett博士说:“谁也没想到抗体能这样有用”。
杂种黑色瘤抗体正在开始代替作多种临床试验的常规抗体,使精确性得到改进,降低了成本。这意味着一笔大交易。很多医药公司都注视着医药市场,探索着这些强大的新抗体的临床使用价值,越来越多的小企业——具有拼接基因名望的基因技术和生物基因的同等行业加入它们的行列。荷兰《技术机构》公司在欧洲市场上曾经进行了预先填塞的以杂种黑色瘤为基础的妊娠试验。加利福尼亚一家杂种技术公司为美国用户研制了检验过敏的试验仪器,这种仪器现在就能买到,在年5月已得到食品和医药局的批准。到1985年这种试验仪器的全部交易可达五亿美元。
在以后的几年内,对这些极精确的生物侦探的利用将更振奋人心。单一无性系抗体可以用于探测正常细胞和肿瘤细胞间的极微妙的差异,这种差异用今天的任何诊断癌症的工具都是无法发现的。这终究会导致消灭癌细胞而不伤害正常细胞的强大武器的产生。
这种确实的鉴定基础是肿瘤细胞的外表,和正常细胞只有微小的差异。所有的细胞表面都崎岖不平,散布着几百万个蛋白质分子,这些蛋白质分子都伸进细胞膜。这些蛋白质大多数没有什么特别的,在各种细胞上都能发现它们。但在癌细胞上只发现少数。这些癌症特有的分子像“小旗”一样伸出细胞膜,发出“这就是癌细胞”的信号。
虽然这些“小旗”正是抗体要抓住的东西,肿瘤细胞表面的其它蛋白质数量远远超过了它们。但对于抗体、小旗像一个痛的拇指伸在外边。正确的抗体可以在人体的任何一个细胞表面找出一个蛋白质。的确,近年来,全世界的实验室都制备了杂种黑色瘤,它能移到很多不同人体癌肿瘤上,包括乳腺癌、肺癌和皮肤癌。
用放射性方法很容易对这些抗体作标记,以便查出它们的踪迹。带标记的抗体能检查患者的血液和组织样品,寻找癌细胞或可能从肿瘤排出的有问题的蛋白质。放射性示踪物能立即指出样品中哪个细胞是癌细胞。这种检验方法对于已动手术切除肿瘤的患者是非常有效的。因为医生必须经常地监视防止肿瘤复发。
对癌症患者的其它好处还在后面。把抗体注入患者体内,就能精确地测定出极小的肿瘤的位置。当医生清楚地知道肿瘤在什么地方,就能有效地治它,而现在,肿瘤必须直径一厘米时,才能用一般的方法测定出它的准确位置。但一旦肿瘤长那样大,它就会立即变得很危险了。然而,单一无性系抗体能在患者的全身搜寻极小的肿瘤,它的放射性标记显示出肿瘤的位置。
如果一个抗体能非常精确地把肿瘤从人体的许多细胞和器官中挑选出来,为什么不试验用这同一个抗体去消灭那个肿瘤呢?为什么不把抗体变成一个足能在肿瘤发病处摧毁它的带烈性药物或毒素“弹头”的导弹呢?
迄今,单一无性系导弹在试管内消灭癌细胞是非常成功的。在费城的维斯塔尔研究所,以H. Koprowsk和Z. Steplewski为首的研究小组对杂种黑色瘤抗体和毒素的结合进行了试验,它能消灭百分之百的培养中的结肠直肠肿瘤细胞,而不伤害任何未患癌的细胞。其它科学家试图把放射性极强的弹头附在抗体上,以致命的放射性只轰击癌细胞。
“扫荡性”抗体
—个法国科学家小组已经走出了试管研究的范围,用杂种黑色瘤和毒素相结合,杀死活鼠身上的白血病细胞。这样处理的老鼠比未处理的对照活的时间长。在类似的试验中,位于西雅图的夫列德、胡金森癌症研究中心的美国研究组发现抗体并不能一贯地到达大而坚固的癌物质内的所有细胞。那时,单一无性系抗体的最大作用可能是手术后的“扫荡”作用,杀死手术后遗留下的零星癌细胞,任何一个癌细胞都可能是新肿瘤的萌芽。
迄今,人体试验的最初结果是有希望的。多数情况下,供给患者的抗体能消灭体内的癌细胞或暂时制止患者的癌细胞发育。虽然很多科学家对这些结果的意义很谨慎,然而对于剩下的障碍能被克服,用单一无性系抗体治疗人体肿瘤会变得普遍还是满怀信心的。
还需解决的一个问题是在抗体有机会对肿瘤起作用前,人体可能像它排斥移植器官一样排斥单一无性系抗体的侵入。抗体毕竟是外来的侵入细菌,老鼠杂种黑色瘤细胞的产物。
迄今,用抗体治疗的患者没有一个显示排斥的迹象。但是,为安全起见,很多科学家觉得,用于癌症患者的抗体应是通过人体细胞培养制造出抗体。直到最近,这些是难以达到的。但在1980年,两个研究小组首次制造了人体杂种黑色瘤。
利用人体抗体治疗肿瘤决定于正在改善的技术。研究人员希望能在培养皿中为适当的抗体复制选择的脾细胞、这种抗体一般进入人体内。如果想通过把癌细胞注入人体制造杂种黑色瘤,因有明显的问题,必须在培养皿中找到那些脾细胞。
附带的好处
培养人体抗体和它们的利用方法具有附带的好处:总有一天通过把纯净的抗体注入患者体内,它就能直接和各种疾病和感染搏斗。这实际上是一种老方法:在抗菌素药物制成前,很多细菌病害都是用动物抗体治疗的。今天,病毒病害如狂犬病、中毒病和破伤风还用这种方法治疗。
Kennett说:“(用抗体治癌)当然有很大的可能性,但现在还很难说能否实现。”他和其它人员很快指出研究人员所面临的问题:抗体能经常地制造并以足够大的数量成功的治疗吗?抗体能在体内找到它们的肿瘤目标吗?如果不能,这种治疗也就不比现在的化学治疗法好,而且经常带有破坏性副作用。Kennett的很多同事们仍旧保持谨慎的乐观。波士顿悉尼法伯尔癌症研究所的S. Schlassman博士说:“单一无性系抗体是一个令人鼓舞的研究途径。它们可能不起作用,但很多人相信它们能起作用。”
[Science Digest,1932年1月]