“生物疗法”是四十多年来治疗癌症的第一种新方法。它的目标是利用机体自身产生的物质消灭癌症。

当人体患了癌症,可有三种方法来消灭之。外科手术是一种方法。另外的两种方法:用放射线——即放射疗法——或者用药物——即化学疗法,来试图杀死癌细胞。终止这两种疗法是由于它们也能损害健康细胞。目前有另一种方法,即利用机体自身的防御系统,称之为“生物疗法”。这种疗法是利用由细胞自身产生的细胞激动素来对抗感染和癌症。

细胞激动素是可溶性蛋白质。干扰素是广为人知的细胞激动素,研究人员现已分离出细胞激动素的其它几个种类,可以证明它们是有效的药物。这些蛋白质能彻底改变细胞的活动:某些细胞激动素刺激免疫系统细胞,另一些则直接进攻被感染细胞或癌细胞。

长期以来,研究人员对细胞激动素可能产生良好疗效一直持怀疑态度。但困难的是分离和提纯细胞激动素。由于它们通常在机体感染部位产生甚微,而且一个细胞可以同时产生几种细胞激动素。基因工程的出现已经解决了某些此类问题。科学现在能分离出基因物质即DNA,它把许多个体蛋白质的细胞激动素变为代码。通过把这类DNA插入(移植)到细菌、酵母或哺乳动物细胞的DNA上,然后使这些细胞生长,科学家就能够生产大量给定的细胞激动素。起初,医学研究人员用足够提纯的细胞激动素试图提高和补充机体对癌症或传染病的防御作用。用于治疗癌症的四组细胞激动素是干扰素、肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素2(IL2)、以及转移刺激因子(CSF)。

干扰素是癌症诊疗所里最初的细胞激动素。检验它们用途的试验仍在进行。当细胞受病毒感染,或它们接触“异体”蛋白或癌细胞时,就产生干扰素。释放的干扰素通过与细胞表面受体——一种特殊分子的结合,紧紧附着在细胞周围的表面。干扰素一旦与细胞上的那些受体结合,就将信息传达给细胞核。这些信息导致细胞改变其几十分之一的蛋白质的正常产生。某些蛋白质的制造过程被开启,而另一些则停止。结果细胞活动方式发生改变。例如,用干扰素处理的细胞变得对许多病毒感染有抵抗力。细胞也改变在其外表面暴露的蛋白质类型。细胞可以生长得更慢,抑或停止生长。干扰素对免疫系统的细胞产生不同的效应。例如,干扰素使这些细胞变得更有攻击力,增加它们杀死癌细胞或受病毒感染细胞的能力:

过去,研究人员发现干扰素能减慢老鼠癌细胞的生长。也有传闻的报告:在给予不纯的干扰素制剂的人们身上癌症出现退缩。一旦生物工艺学家生产出足量的干扰素,即可开始恰当的对照临床试验。

细胞产生三种干扰素——α型、β型和γ型。至少有15种α干扰素,却只有1种或2种β干扰素以及1种γ干扰素。α干扰素首先被分离出来,而且研究人员现已用它治疗数千名晚期的癌症病人,对于那些认为干扰素应是“理想药物”的病人,结果恰恰令人失望。然而对于那些意识到生物作用复杂性的病人,结果证明用这种方法治疗癌症是正确的。

干扰素能够协助治疗某类癌症,尤其是两种白血病:毛状细胞白血病(如此之称是由于受累白细胞在其表面有毛状凸起物)和慢性骨髓性白血病。干扰素似也对患有淋巴结癌的病人有作用。某些患有皮肤癌(称为黑色素瘤)、肾癌和骨髓瘤(一种骨髓癌)的病人也对干扰素反应良好。但不幸的是,没有一种α干扰素可用于治疗最常见的癌症病人,即乳癌、肠癌和肺癌患者。

天然的副作用

干扰素带来的另一个问题是它们产生副作用,即便干扰素是机体自身的产物。病人可出现发烧、疲乏、食欲下降以及关节痛疼。事实上,人们的感觉就好像得了流行性感冒,值得注意的是病毒感染的某些症状可能正是由于机体防御系统产生的干扰素所致。

研究人员尚未如此广泛地检测其它两类干扰素,即β型和α型。两类干扰素有类似α干扰素的副作用,但人们能够耐受较高剂量的β干扰素,γ干扰素对患有毛状细胞白血病的患者没有作用,但它可对其它不同的一系列癌症起作用。γ干扰素对免疫系统的细胞也有强大的效应。

我们现在知道,医生给予病人的最初的细胞激动素能够影响几类癌症的进展过程。我们所不清楚的是为什么癌症出现时,干扰素也在产生。干扰素可以作为“负生长因子”来阻止癌细胞的生长,可刺激机体自身的免疫系统来排斥癌症。两种机制或许都有作用。

TNF是另一组细胞激动素,它既能影响肿瘤,也能影响机体对肿瘤的反应。本世纪初,研究人员发现从细菌天然提取的毒素能使某些肿瘤死亡,此过程称为坏死。近来,研究人员发现被几种细菌感染的动物血清也能杀死肿瘤。其实,杀死肿瘤的物质并非由细菌产生,而是由免疫系统的细胞产生的。

迄今为止,研究人员已鉴别出两类TNF,即α型和β型。它们由两种白细胞即巨噬细胞和淋巴细胞产生。当生物学家把一类TNF的DNA植入细菌,并且生物工艺学家也大量生产出另一组细胞激动素时,这曾引起一阵轰动。初步工作显示,提纯的TNF能治愈某些实验动物的肿瘤。实验室检查也表明,TNF可杀死某些癌细胞而不损害正常细胞。

研究人员很快就开始意识到这些因子在机体内起着更为复杂的作用。由于提纯的TNF可以使用,纽约的研究人员正在研究常由慢性传染病或癌引起的恶病质。出现恶病质的患者体重减轻并且消瘦。洛克菲勒大学的布鲁斯 · 比特勒(Bruce Beutler)和安东尼 · 塞罗米(Anthony Cerami)发现,动物体内有一种称为恶病质素的激素引起恶病质。这种激素干扰机体对脂肪的利用。研究人员曾提纯恶病质素,结果发现它与αTNF相同。因此,同样的物质既可有损害作用,亦可有保护作用。

TNF能按相互矛盾的方式产生作用,由于它们能以许多方式影响体内不同的细胞。像干扰素一样,TNF与细胞表面的一种特殊分子——受体结合,然后,将信息传达给细胞核,致使细胞改变其产生的蛋白质类型,从而改变了细胞的活动。TNF可增强白细胞吞噬和消化细菌的能力。它们也使血管表面发生变化,使得白细胞能够附着于血管壁并游出到达感染部位。此外,TNF可刺激某些正常细胞分裂,这些细胞也杀死癌细胞及受病毒感染的细胞。最令人吃惊的是,这些细胞能以同样的方式对某些细胞上的干扰素起作用,使它们抵抗许多病毒的进攻。

TNF能以多种方式杀死肿瘤。它们可直接杀死肿瘤,亦可刺激免疫细胞杀死肿瘤。TNF还可通过切断血液供应杀死肿瘤。但对血管的作用亦能杀死病人。当感染威胁生命时,细胞产生大量的TNF。它们使血管通透性增强。由于液体从血管渗出,心率突然下降。这种效应能部分地引起个体的死亡,是一种中毒性休克综合征。

大量的细菌感染可使机体获得大量的TNF,这种情景现在实属罕见,应该感谢抗菌素的作用。但几年前,数名妇女由于细菌在月经带上大量繁殖而致死亡。这至少部分是由于产生了过多的TNF。

具有这样相互矛盾特性的细胞激动素能安全治疗癌症吗?临床医生现在给晚期癌症病人少量的TNF,因为对他们尚无其它可用的疗法。迄今为止,已知的副作用与α干扰素的相同。没有一个人出现中毒性休克或恶病质,也没有一个人出现奇迹般的疗效。然而,几个病例中的肿瘤已经缩小。这些观察提示,治疗有助于不太严重的癌症病人,但这仍处于初步阶段。

当机体出现免疫反应时,细胞产生多种细胞激动素。两种不同细胞激动素的联合作用常产生协同作用——也就是说,联合作用超过它们单独相加的作用。γ干扰素和TNF特别具有协同作用。单独一种低剂量的细胞激动素对癌细胞作用较小,两者结合的混合物将杀死试管中的所有癌细胞。协同作用引起临床医生的兴趣,他们正计划试验两者的作用。这些试验结果令人兴奋。但不幸的是,两者协同地互相反应将产生更为严重的副作用。

第三类细胞激动素是IL2。它由一类白细胞,即T淋巴细胞产生。IL2是一种生长因子,当它与其它T淋巴细胞表面的受体结合时,将信息传达到细胞核,使细胞分裂。因此IL2能增加抗感染的白细胞数量。用IL2处理的细胞具有一种重要特性——细胞可变为“杀伤”细胞,并能识别和破坏癌细胞又不损害正常细胞。临床医生利用这种特性治疗癌症。

马里兰州的贝塞斯达(Bethesda)国立癌症研究所的史蒂文 · 罗森伯格(Steven Rosenberg)首先使用IL2治疗癌症病人。他利用与肾透析仪相似的一台仪器,从病人身上获得大量白细胞。然后,他把来自机体的细胞与IL2一起培养3 ~ 4天——有充足的时间使它们变为“淋巴因子激活杀伤细胞”(LAK细胞)。他再把LAK细胞与大剂量的IL2一起输给病人,希望细胞将进攻和破坏肿瘤。这种治疗对某些晚期癌症病人已证明是成功的,甚至在肿瘤达1公斤或者更大的病人身上也获成功。在临床试验中,41例病人中有14例,肿块减少了50%以上。

然而,IL2亦产生某些严重的副作用,尤其是体液储留和血管的渗透性增加;因此,要特别注意病人的情况。近来,罗森伯格试图应用所谓的肿瘤浸润淋巴细胞(TIL细胞)扩展这些试验。他从手术切除的肿瘤中提取这些细胞并使之与IL2—起生长。两个月后,他把细胞与抗癌药环磷酰胺一起植入实验动物。药物似乎抑制了动物排斥异体细胞的趋势。这种方法尚需在人体尝试,在动物体内,TIL细胞似乎比LAK细胞活跃50倍,并且研究人员已对肺转移癌的治疗进行了观察。

某些试验用以了解这种可能性:即把IL2给予病人来产生LAK细胞。但遗憾的是,治疗产生了毒性,并且仅有几个病人产生LAK细胞。另外,给予IL2,仅10%以下的病人出现肿瘤退缩。因此,IL2和LAK或TIL疗法对癌症的治疗提供了有益的方法,但副作用却限制了它们的应用。更大的障碍则是分离和培养杀伤细胞,其费用昂贵,技术复杂。这种技术在特别研究中心也仅用于治疗几个病人。要是我们能了解LAK细胞识别和杀死癌细胞的机制,我们就能设计比较简单的治疗方案。

最后一组细胞激动素是转移刺激因子(CSF)。它们和IL2一样,也是蛋白质生长因子。未成熟的血液及骨髓白细胞需要这些因子维持其生长,更确切地说是存活。像其它细胞激动素一样,CSF先与细胞表面的受体结合,然后将信息传达到细胞核,改变细胞的生长和活动。例如,CSF能促进白细胞识别和杀死感染细胞及癌细胞的能力。

CSF有四种不同类型,每一种都能刺激不同部位骨髓细胞的生长和分化。作为对感染的反应,机体的许多细胞能产生CSF,它被释放出来——可使机体在需要的部位产生更多的免疫细胞。

白细胞生长的调节

CSF治疗癌症的潜在价值有三种。第一,它们能使接受过化疗病人的白细胞数增加。化疗抗癌药常在杀死癌细胞的同时,也杀死骨髓正常细胞,使患者有感染的危险。第二,CSF可用于治疗白血病。这类血癌过量产生白细胞,而CSF有助于调节白细胞的生长。白血病的原因之一可能是CSF的过度产生,或者是细胞对CSF反应性的改变。研究人员不能通过抑制CSF的产生来治疗白血病,而且正常骨髓细胞的成熟也需要CSF。抑制白血病细胞的无限制生长是可能的,这要通过使它们分化为具有免疫反应功能而又不再继续分化的正常细胞来实现。某些早期的实验证据提示,或许有一天这是可以实现的。

第三,临床医生可以利用CSF活化白细胞,尤其是活化巨噬细胞杀死癌细胞的能力。当研究人员给予老鼠大量的CSF时,老鼠肺及肠腔中的巨噬细胞变得更为活跃、数量更多。受刺激的巨噬细胞只杀死癌细胞而不杀死正常细胞,因此,CSF有助于治疗转移或非转移性癌。

细胞激动素还可用于治疗传染病。例如,TNF及α、γ干扰素联合使用是强有力的抗病毒剂。我们根本想象不到这样的联合对抗体内的病毒感染是多么有效。但已证明单独的干扰素也有利于治疗某些肿瘤并能预防家庭内普通感冒的传播。细胞激动素的协同作用可能有助于治疗某些严重的病毒感染。目前的实验正在检验能对抗艾滋病病毒的联合作用。

生物疗法将成为癌症诊疗所的一种治疗方法。这是化疗开始四十多年来的第一种治疗癌症的新方法。生物疗法是令人兴奋的,因为它利用患者及其自身的因素共同对抗癌症。我们仍有许多实验尚需进行,其它的细胞激动素及生物因素的联合作用有待于探讨,并且我们需要精确地知道,它们都是怎样对癌起作用的。对癌症治疗的第四种方法的前景相信是大有希望的。

[New Scientist,1987年Vol 144 No. 1554]