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黄波团队《Nature》子刊发文发表动员中性粒细胞的胆管癌免疫治疗技术

作者:黄波    来源自:中国免疫学会    点击数:8521   发布时间:2020-07-13
       恶性程度高、患者预后差的胆管癌,尤其是肝门外胆管癌,是目前消化系统肿瘤临床治疗的难点,晚期肝门部梗阻型胆管癌患者生存期仅为3-6个月,但近期这一治疗领域有了大的进展。近日,中国医学科学院基础医学研究所黄波团队联合南开大学附属天津南开医院王西墨团队,在《Nature》子刊《Nature Biomedical Engineering》上发表题为“Methotrexate-loaded tumor-cell-derived microvesicles can relieve biliary obstruction in patients with extrahepatic cholangiocarcinoma”的研究论文,不仅展示了载药囊泡治疗技术对胆管癌病人治疗的有效性和安全性,而且阐明其治疗机理。
       载药囊泡技术的新突破
       死亡并非毁灭。细胞死亡时,细胞膜能够将细胞内可用之物包裹形成囊泡释放到细胞外,供周围的细胞摄取再利用,正如诗云“落红不是无情物,化作春泥更护花”。尽管细胞囊泡于上世纪中叶已被发现,但其后一直被认为是细胞产生的废弃物,而未被研究。黄波教授团队早在10多年前便对细胞囊泡在肿瘤和免疫方面展开开创性研究(BBRC,2010),并将化疗药物包裹于其中对肿瘤进行治疗研究,证明了载药囊泡作为一种治疗手段,能够高效杀伤肿瘤细胞,该工作于2012年发表在《Nature Communications》。该团队进一步证实载药囊泡优先杀伤耐药的肿瘤种子细胞,相关结果发表在《Cell Research》、《Biomaterials》等期刊。在这些研究的基础上,该团队于2011年便开展载药囊泡的临床试验,用于治疗癌性胸水和癌性腹水,均显示该技术安全有效,特别是对癌性胸水,效果理想。
       基于以上临床试验,黄波团队提出采用载药囊泡治疗梗阻性胆管癌,并于2014年起与天津南开医院合作,开展载药囊泡治疗胆管癌的临床试验。因晚期肝门部胆管癌患者生存期一般在3-6个月,生存质量极差,对这类患者采用超声引导下的经皮肝穿胆道引流(PTCD)方式,将包裹甲氨蝶呤的载药囊泡经引流管注入到胆管癌梗阻部位上方的胆管腔内,通过封闭引流管,使载药囊泡充分发挥发挥杀伤胆管癌细胞的作用,从而有望产生好的治疗效果。
       临床研究结果显示,约30%的患者影像学显示胆道梗阻发生变化,约有50%患者首次疗程黄疸症状减轻、肝功能好转,排便颜色可由陶土色转为黄色,大部分患者饮食状况、生活质量均能够改善。在安全性方面,患者血常规、肝肾功能均无明显变化,无腹痛、恶心、呕吐等其它不适症状,安全性表现良好,显示潜在临床应用价值。
       难以治疗的胆管癌
       胆管癌其解剖位置特殊,位于胆汁引流和肝功能正常运转的关键位置,且瘤体“外壳”坚硬,胆管癌尤其是肝门部胆管癌患者对放化疗基本不敏感,一旦失去根治性手术机会,即面临“无药可医”的局面,成为当前最难治疗的肿瘤类型之一。尽管如此,但在上述临床试验中,所含化疗药物仅为临床常规用药剂量的几百分之一的载药囊泡,能够达到上述的临床治疗效果,其背后的机理有待阐明。黄波团队前期研究已发现,载药囊泡能够杀伤肿瘤种子细胞,该团队进一步发现,载药囊泡能够使得胆管癌细胞像吹气球一样,不断胀大直至细胞爆裂,此为一种炎症性细胞死亡形式,称为细胞焦亡(Pyroptosis),其导致细胞内容物全部释放进而引发强烈的炎症反应。该团队研究发现,胆管癌细胞高表达一种细胞打孔蛋白GSDME的前体,载药囊泡能够将GSDME从前体状态转化为具有活性形式的打孔蛋白分子,进而在胆管癌细胞表面打孔,引发细胞焦亡。然而,胆管癌瘤组织坚硬致密,胆管癌细胞四周均有一层致密的网状结构成分(医学上称之为细胞外基质)包裹着细胞。即便载药囊泡能够高效杀伤胆管癌细胞,但囊泡又如何能够克服网状结构的阻碍,从而接触到癌细胞,进而杀伤它们?意想不到的是,其背后的机理却是免疫。 
       黄波团队证实载药囊泡其实是一种免疫疗法,但与当前的PD-1抗体、CAR-T细胞(均是利用T细胞去杀肿瘤细胞)免疫疗法不同,载药囊泡利用中性粒细胞达到抗肿瘤免疫治疗的效果。人体内数量最庞大的免疫细胞就是中性粒细胞,其在我们的血液中循环流动,其寿命仅为7-9个小时。正常机体每天死亡的中性粒细胞在10亿数量级以上,但一旦有病原体入侵,成千上万的中性粒细胞聚集到感染部位,将病原体清除,同时又不可避免地对周围的细胞外基质成分进行破坏。该团队研究发现,载药囊泡到达胆管癌瘤体上方的胆管腔时,大量的中性粒细胞被募集过来,进而对胆管癌细胞周围的基质进行破坏,裸露出一个一个的癌细胞,使得它们能够被载药囊泡接触,进而被杀灭即所发现的焦亡。胆管癌细胞的焦亡,则进一步刺激中性粒细胞,使得后者也对癌细胞进行攻击,此即为免疫细胞杀伤肿瘤细胞。那么,载药囊泡又是如何招募中性粒细胞?黄波团队证实了两条途径:首先载药囊泡包含UDPG(尿苷二磷酸葡萄糖),其次载药囊泡含有补体C5(一种血清蛋白质),两种均能够直接趋化中性粒细胞。另外,胆管癌细胞焦亡时,所释放的致炎因子,亦能有效吸引中性粒细胞。这样,通过多种途径所招募的中性粒细胞实施对胆管癌细胞的二次杀伤。

 

       正是由于载药囊泡独特的作用机制,即有化疗药物的部分作用,又有生物载体的特性,更是动员机体免疫大军中性粒细胞,并巧妙利用胆管癌部位极为狭小的空间,最终对梗阻性胆管癌产生出不同寻常的疗效。载药囊泡技术经黄波团队十多年的研究,其安全、高效杀肿瘤机制已被阐明,其科学性、前沿性和创新性获得了国际学术界认可。黄波团队表示,希望该技术在今后有更大突破,并能够早日服务于临床。


       文章链接:https://www.nature.com/articles/s41551-020-0583-0

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