一百多年来，病理学家们发现癌细胞会吞噬其他活体细胞，但直到现在，科学家们才明白其中的奥秘，开始探讨细胞吞噬与肿瘤形成之间的关系
1984年的一个深夜，研究生王小宁独自呆在广州第一军医大（现为南方医科大学）的实验室里。王小宁坐在实验室唯一一台有照相机装置的显微镜前，在导师自制的恒温箱里，用一个电吹风使小鼠肉瘤细胞培养的温度保持在摄氏37度，这是老鼠和人类的正常体温。在这一个月中，他几乎每天晚上都在做同样的一件事：希望能够在照相机的胶片上找到一些线索，证明几个星期前他所看到的一幕：一个肿瘤细胞吞噬了一个NK细胞。NK细胞是自身免疫系统中的一个淋巴细胞，也是对抑制肿瘤非常关键的一个细胞。经过数个不眠之夜，他开始担心，也许他没法再次得到这样的结果。
“我白天黑夜不断地观察”，王小宁回忆道，他总看到两个不同类型的细胞交互作用，但“大多数时候，淋巴细胞消灭肿瘤细胞”。在那个命中注定的夜晚，还是发生了什么。“我一直在观察整个过程，一个细胞进入了另外一个细胞”，克制住自己的兴奋，王小宁不断地按下照相机的快门，记录两种细胞的相触，附着，接着淋巴细胞完全进入肿瘤细胞。经过几个小时焦心等待，胶片冲洗出来，王小宁自豪地检查着照片：“成功就在眼前，我得到了完整的过程。我想，我终于可以毕业了。”
中国改革开放初期，研究者们还很难接触到相关的科学文献，王小宁并不知道他不是第一个这种所谓的细胞吞噬结构的研究者（但他是最早拍摄吞噬过程者之一）。其实，对于活体细胞进入肿瘤细胞的零星报道始见于二十世纪初期。一个内化细胞聚居在一个大的液泡中，可以通过主细胞核被核内细胞挤压细胞壁而形成的新月形，明显地辨别出这一奇特的细胞现象。过去一百多年里，科学家们研究发现淋巴细胞、中性粒细胞、NK细胞，以及其他各种肿瘤细胞会临时进入各种各样癌细胞中，包括位于皮肤、肺部、胸部、大脑、胰腺、肝脏以及血液的癌细胞中。但迄今为止，细胞的行走方式、细胞的进入对肿瘤生长和存活产生的后果等方面的研究依然没有什么进展。王小宁说：“长期以来，细胞吞噬现象在研究中一直被人们忽视。”
近几年，少数实验室开始详细研究这一过程，他们根据癌症的不同类型，对12%活体的癌症细胞和至少30%的试管癌细胞的细胞入侵细胞结构进行取证。2006年，意大利的一个研究小组描述了入侵T细胞的转移性黑色素瘤细胞。2007年，另一个研究小组分析了摄食其他肿瘤细胞的乳腺肿瘤细胞。2009年，王小宁证明一系列的肿瘤细胞株侵入NK细胞，他在八十年代的研究结果得到了进一步确认和充实。
对这一过程，科学家们不同的命名有：cell cannibalism（细胞噬食）、entosis、和emperipolesis（细胞侵入）。根据细胞的类型，细胞嗜食的分子细节存在差异，内化细胞也会这样，而且很有可能，这一现象的后果也如此，促进癌症或者抑制肿瘤。但有一点是大多数研究者达成共识的：在肿瘤的发病机理中，细胞嗜食非常关键，而且有可能对癌症的诊断和治疗产生潜在影响。
“细胞噬食是一个非常重要的发现”，意大利国立卫生研究院肿瘤学家斯特凡诺·费斯（StefanoFais）这样认为，他带领着他的团队对侵入T细胞的黑色素瘤细胞进行研究，“细胞噬食可能是所有恶性肿瘤的普遍特征。”
谁吃谁？
2006年夏天，一小群研究者聚集在中国广州，就干细胞研究的最新进展展开讨论。一晚，王小宁在风景优美的珠江边主持了一项活动，当时他已是华南理工大学生物科学与工程学院的院长，便决定借此机会与大家分享他自读研时就开始做的研究（1987年他发表了相关论文，之后在研究细胞噬食行为时又拍摄了非常详细的电子显微照片）。在酒馆昏暗的灯光下，王向在坐的研究者们展示了一些照片。当时他说，几乎没有人听说过细胞侵入细胞的结构，而且“那几个人对这一现象非常有兴趣。”
展示的图片对其中一位研究者来说特别有吸引力，他就是来自中国科学技术大学的细胞生物学家姚雪彪。姚先生回忆道：“我当时很吃惊，看着王博士早期的电子显微照片，让我想起了在培育融合瘤细胞时使用的技术，就是用化学的方法把两种不同类型的细胞组合起来。”但王博士并没有用化学的方法解释这一现象，姚先生说：“我希望研究这种细胞侵入细胞的过程是不是出现在人类正常生理或病理生理中。”
之后，双方便联手再次以王的毕业设计为基础，研究肿瘤细胞噬食现象。但是由于同时进行了其他的项目，该项工作到第二年才稍微有所进展，当时哈佛医学院的一个研究小组发表了一篇关于乳腺癌细胞被其他乳腺癌细胞侵入的细节研究。小组负责人是迈克尔
·奥弗霍尔茨（Michael Overholtzer）和琼
·布鲁日（Joan Brugge），他们在细胞悬浮培养液中发现大约有四分之一的乳腺癌细胞含有同族肿瘤细胞。研究人员用entosis（Within的希腊文）一词，详细描述了这一噬食过程，指出该过程需要一些细胞支架和细胞与细胞的交接等元素，包括肌动蛋白、肌球蛋白II、钙粘着蛋白和Rho信号。对这些因子产生任何的抑制都会压迫细胞噬食。出乎意料的是，当研究者们抑制了Rho信号在一个肿瘤细胞族中通道的成分，他们发现那些细胞无法再进入其他细胞，但他们仍然可以宿主内化细胞。
细胞侵入细胞步骤
纽约市斯隆-凯特琳癌症中心的奥弗霍尔茨博士说：“我们对于其中的原理真的很好奇。”和细胞嗜菌不同，通过这一过程，巨噬细胞占据死亡细胞和有着消化和清理功能的其他细胞外物质，内化的细胞可能在其自身的噬食过程中起着积极的作用。他表示：“数据显示这些细胞根本无法被吞噬。他们在入侵。”
研究者提出噬食可能出现在细胞和细胞外基质分离之后。奥弗霍尔茨博士说，在活体的肿瘤细胞中这一过程很常见，如细胞从单皮膜层增加到形成一个三维整体。一旦它们从固定它们的力量中解脱出来，坚持将细胞结合起来的动力发生了。如果两个细胞的力量中出现不平衡，一个细胞强于另一个，就会出现噬食。
事实上，就肿瘤中细胞侵入细胞结构的坊间报道多以流体试样为依据。“我们已经注意到，大多数恶性肿瘤有相当数量的细胞噬食，尤其是在体液中，比如积液和尿样以及乳腺癌中的细胞，因为那里的细胞是流动的”，印度医学教育与研究研究生院的细胞病理学家普拉纳布
·戴伊（Pranab Dey）作了解释。
人类乳腺肿瘤中的Entosis：经历entosis的细胞显示内化细胞的某些可能结果。
1.进入另一个细胞里的细胞，将宿主细胞核挤压成月牙形。2.经历细胞死亡的一个内化细胞3.经历细胞分裂的内化细胞4.三细胞结构：一个细胞进入另一个细胞，又进入第三个细胞
奥弗霍尔茨博士的工作在试验细节上与王教授研究生阶段的发现不同，奥弗霍尔茨博士带领的小组发现癌症细胞侵入其他癌症细胞，而王教授关注的是免疫细胞的侵入。尽管如此，两人还是在这条道上并肩作战。他们和他们的团队已经重新记录这一现象，在至少10%的肿瘤细胞中发现了内化的NK细胞。研究者们进一步描述了在表皮样瘤或者鳞状细胞、恶性上皮肿瘤中的细胞株，他们识别出钙粘蛋白在NK与肿瘤细胞出现噬食现象之前产生联系过程中的作用。他们也识别出埃兹蛋白的作用，是一种连接细胞膜和肌动蛋白细胞支架。
和奥弗霍尔茨一样，王小宁怀疑内化的NK细胞可能在此过程中起着积极的作用。他所研究的肿瘤细胞并没有侵入死亡的淋巴细胞，这样就能区别该过程与细胞吞噬过程的差异，说明肿瘤细胞可能对活体NK细胞产生的信号作出反应。另外，王小宁解释说，埃兹蛋白的减少可能影响肿瘤细胞质膜的流动性和灵活度，使它们更坚硬，就可能抑制NK细胞进入肿瘤细胞。尽管埃兹蛋白中siRNA分子介入减少对两个细胞的结合没有影响，但它阻碍了NK细胞完全进入肿瘤细胞。相反，当肿瘤细胞和试剂一起激活埃兹蛋白的磷酸化作用时，NK细胞的侵入就更加有效。
就在前几年，费斯的小组得到同样的论证说明埃兹蛋白在黑色素瘤细胞侵入T细胞中的作用。那些科研人员也识别出另一种很关键的物质：一种叫作小窝蛋白-1的蛋白质，一种在叫作小窝的质膜内陷中的主要物质，有研究表明这种物质摄取细菌和病毒。费斯认为T细胞在侵入过程中没有起到什么积极的影响，他说：“我的看法是，埃兹蛋白和小窝蛋白-1在一起，将小窝和肌动蛋白连起来，这样细胞内吞噬过程就会出现。”在强酸性肿瘤的微环境下，“T细胞活动并不存在，但是T细胞同样会通过缓冲的和酸性介质被吞噬。”因此，费斯根据真正的细胞吞噬区分这一现象，宿主细胞主动入侵它的对象，这和entosis的入侵性形成鲜明对比。
尽管存在差异，而且在某些细胞内吞噬过程中小窝的作用一直被质疑，费斯仍然认为他在黑色素瘤细胞中观察到的同类相食的行为与细胞吞噬不同。他的研究小组记录下T细胞在肿瘤细胞开始进入抓取活体淋巴细胞之前与同类相食的黑色素瘤细胞靠近。相反，细胞吞噬作用的特征是，形成细胞扩张来围绕并侵入细胞的外部物质。费斯提出同类吞噬可以向肿瘤供应营养，“在我看来，同类吞噬就像是吞下了整个个体，细胞吞噬则是吞食，并非喂养。两者完全不同。”
饥渴的肿瘤还是自杀的肿瘤？
尽管细胞侵入机制可能根据细胞本身和癌症种类的不同有所差异，但最终的结果几乎很难辨别：一个完整的活体细胞内有着带有大液泡的癌症细胞。内化细胞通常在三个通道中选择一条。至少在短时间内，它们可以继续存活于宿主细胞中，甚至在他们的液泡中分裂。偶尔它们也会从宿主细胞中逃脱出来，在细胞外液再次成为独立的个体细胞。但总体上说，被肿瘤细胞入侵的其他细胞的普遍命运就是死亡。王小宁和他的同事们证明，NK细胞被肿瘤细胞侵入后会出现细胞死亡现象。通过激化蛋白酶3，约有90%的内化淋巴细胞遭遇到传统的程序性细胞死亡。另一方面，奥弗霍尔茨小组的研究工作认为，肿瘤细胞之间发生的细胞侵入表现了细胞死亡的新类型：用溶酶体介导的类型。他们发现，聚居了内化肿瘤细胞的液泡，变成了酸性，而且四周都是溶酶体细胞膜，说明其中融合了溶酶体。除此之外，当研究者过表达B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）来抑制程序性细胞死亡，它也对于内化细胞的死亡没有什么影响。另一方面，如果与细胞死亡抑制因子结合的话，抑制液泡的溶酶体酸化可以挽救被侵入的细胞。有意思的是，当只有溶酶体抑制因子介入时，似乎更多的细胞会凋亡，说明对于内化细胞更加普遍的溶酶体死亡来说，细胞凋亡是一种支持机制。
费斯提出，虽然分解酶可能有助于进一步消化细胞，但正是在转移性黑色素瘤细胞中的瘤细胞液泡的酸性环境，杀死了内化的淋巴细胞。他主张，入侵然后杀死像淋巴球这样的细胞，从字面上表达就是细胞噬食同类，一个细胞吃掉另一个。一旦将被吃的细胞消化掉，理论上说肿瘤细胞就能从中获得养分，促进癌症并扩散。
新泽西州罗格斯大学癌症研究中心的癌症生物学家艾琳
·怀特（Eileen White）认为：“我们知道营养失控压力是肿瘤的普遍诱因，它们会经历自我吞噬的过程。如果它们有能力互相残杀或主动杀死其他细胞，这将会为肿瘤的营养供给打开一扇全新的窗户。”
为了展示这一假设的依据，费斯展示了在试管内，细胞饥饿环境下细胞噬食同类的情况有所增加，T细胞的消化滋长了黑色素瘤细胞的存活。波士顿学院的癌症生物学家托马斯
·塞弗里德（Thomas Seyfried）表示：“T细胞很厉害，因为表面上它有着所有这些合成碳水化合物，它们可以被转化成葡萄糖和肿瘤细胞需要的其他供给。”
但即使细胞从它们的噬食行为中获得养分，这可能并非唯一的好处，在中科院及新泽西儿童健康研究所研究细胞凋亡的免疫学专家时玉舫就是这么认为。“一个细胞吸收另一个细胞，获得能量……这是非常浪费的。”时玉舫解释道：“你得将细胞注入氨基酸和水解多糖。要使它成为能量太难了。”细胞缺养分时出现的细胞噬食可能是因为营养损耗会造成细胞从细胞外基质中分离出来。时玉舫还补充说，奥弗霍尔茨小组提出的一个结果可以促进细胞入侵，因为细胞与细胞附着力的比例出现失调。
另外一种可能是，遭到入侵的细胞在推动这一过程。比如，内化的免疫细胞有可能抑制肿瘤的生长。王小宁在上个世纪八十年代刚刚开始研究生学习的时候，以及最近重又恢复了这个方向的研究中，他发现，一些被肿瘤细胞内化的NK细胞的确会彻底地杀死它们的宿主细胞。“它们进入肿瘤细胞后，会使这些细胞爆发。”时玉舫进一步解释：“当这些NK细胞死亡后，它们会释放出很多酶。它们是毒素细胞，因此可以直接对目标细胞释放毒素并杀死它们，就好比自杀性炸弹。”
但是，究竟内化的NK细胞有没有激发细胞入侵，这个问题的答案依然不明确。假如肿瘤细胞在消耗淋巴细胞，它会为癌症开辟一条通道，逃避免疫系统的入侵。王小宁说：“我怀疑，在某种情况下，肿瘤细胞会杀死NK细胞，来逃避免疫系统的监控。”这一点可能对于癌症的转移研究很重要。姚雪彪补充道：“肿瘤细胞面临的挑战之一将是，如何在新的地方存活。一种方式就是占据那些NK细胞和其他免疫细胞，来破坏癌症病人的免疫反应。”
这种奇怪的现象可能可以引起细胞的遗传不稳定状态，也许会形成癌症的早期。今年三月，奥弗霍尔茨和他的团队公开发表他们的研究结果：细胞侵入细胞结构就像是细胞分裂障碍，破坏了细胞分裂，导致遗传倍数性的变化，即细胞中染色体的数。相反，细胞侵入可能抑制肿瘤生长，比如肿瘤细胞吞噬其他肿瘤细胞。奥弗霍尔茨说：“Entosis有双重性。它能够杀死肿瘤细胞，但也能破坏倍性，我们推测一个是抑制肿瘤，一个是促进肿瘤。”
按照费斯的说法，目前功能的问题仍然是“一个谜”，而且他说：“甚至还找不到所有的蛛丝马迹”。但随着越来越多的证据表明细胞侵入在肿瘤发病机理中的重要性，研究者们在考虑是否这一现象会有助于癌症的诊断或者在治疗癌症新方法的研究中有一臂之力。时玉舫表示：“我想不用过几年，这将会是一个非常活跃的领域。”
资料来源The Scientist
责任编辑 彦 隐