癌症对美国人的生命和家庭造成了巨大的影响:在美国,近40%的人在其一生中会被诊断出患有癌症,几乎每5个美国人中就有1人会死于该疾病。
幸运的是,科学家们每天都在学习更多关于癌症的成因及其预防方法,并不断发现和完善治疗方法和治愈手段。经过数十年的努力,这些见解已经取得了来之不易的进展:自1991年以来,美国的整体癌症死亡率下降了33%以上,这意味着大约有380万条生命得以挽救。而且这种进步的速度仍在加快。
美国公众一直支持这项拯救生命的癌症研究。作为主要的联邦医学研究机构,美国国立卫生研究院(NIH)每年为美国的癌症科学研究提供约80亿美元的资金。这笔来自纳税人的投资为美国人民带来了巨大的回报,包括数百万人的生命得救、数千万年的寿命延长,更不用说每年690亿美元的经济活动和700万个就业岗位。
公共资金对癌症科学的投资已经产生了许多拯救生命和预防策略,每年影响着数百万美国家庭。然而,现在这个国家基础性的生物医学研究公共资金来源正受到攻击。本月早些时候,现政府宣布大幅削减NIH的资金,而学术界和工业界的研究人员都依赖这些资金来支付实验室空间、设备、安全和伦理等方面的必需费用。
“这些削减措施是推进癌症研究的一大障碍,”加州大学欧文分校医学院生物化学副教授Selma Masri说。Masri的研究正在解决结直肠癌问题,这是一种在年轻人中发病率上升的疾病,但科学家和临床医生尚未完全理解其原因。在两项由NIH资助的研究中,Masri发现中断身体内部的昼夜节律会导致微生物群落微生物群和肿瘤免疫反应的变化——这表明睡眠习惯和生物节律与年轻成年人结直肠癌发病率上升之间可能存在联系。
这些发现可以为预防疾病提供建议或指出治疗策略。但Masri表示,NIH资金削减将在她的研究取得成果之前就使其停滞不前。“NIH的资金对于推动我的实验室研究生和博士后研究员的研究生产力至关重要,此外还覆盖了行政费用和维持校园研究设施的成本,”Masri说。
作为NIH资助研究的全国领导者,加州大学正在支持法律行动以阻止这些削减,并避免给患者及其家庭带来灾难性后果。加州大学校长Michael V. Drake博士称这些削减是“对无数依赖加州大学科学进步来挽救生命和改善医疗保健的美国人来说是灾难性的。”
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与此同时,加州大学每个校区及其五个综合癌症中心的研究人员继续在新的方向上推动这一领域的发展,并将救命的治疗方法和预防策略扩展到更多需要它们的人。以下是最近从加州大学实验室中涌现的一些NIH资助的癌症突破。
James Allison曾是加州大学伯克利分校的免疫学家,在那里进行了20年的基础研究,致力于了解免疫系统特别是T细胞如何对抗感染。他的这些发现奠定了癌症免疫疗法的基础,这种疗法现在已成为与手术、化疗和放疗并列的可靠且客观的癌症治疗方法。Allison目前在德克萨斯州休斯顿的MD安德森癌症中心工作,并因其在开发所谓的癌症护理第四支柱中的作用而获得了2018年诺贝尔医学奖。
另一种基于免疫的方法使用来自癌症患者的工程化T细胞,这种方法“在治疗某些血液细胞癌症,如某些类型的白血病、淋巴瘤和骨髓瘤方面非常有效,”加州大学圣地亚哥分校医学院教授兼圣地亚哥穆尔斯癌症中心细胞治疗主任Dan Kaufman说。“该领域的挑战和下一个目标是治疗实体肿瘤,如肝癌、肺癌、乳腺癌和结肠癌,这些癌症的发病率远高于那些血液细胞癌症。”
Kaufman最近在抗击一种名为肝细胞癌的肝癌方面取得了进展。这是第五常见的癌症,也是第二致命的癌症,五年内超过五分之四的患者会因此丧生。这种疾病的致命性部分原因是其肿瘤产生某些蛋白质,直接抑制人体免疫细胞的功能,削弱我们的防御能力,使癌症相对不受控制地生长。而使用改造T细胞治疗这种癌症的实验迄今为止仅取得了“相对温和的结果”。
Kaufman的团队转向了免疫系统的另一部分,即自然杀伤(NK)细胞。先前的工作已经确定了NK细胞上的特定受体,该受体与肿瘤产生的有害蛋白质结合。因此,Kaufman的团队设计了一种没有该受体的NK细胞系。他的团队创造了一种方法,可以在实验室中使用干细胞快速且廉价地生产这些工程化的NK细胞。然后将这些工程化的细胞注射到肿瘤部位。由于无处结合,原本的免疫抑制蛋白无法再阻断改造后的NK细胞的功能,从而使NK细胞保持完整,攻击肿瘤。该治疗在小鼠模型中使用人类肿瘤细胞和工程化人类NK细胞时产生了“延长生存期”的效果。
同时,加州大学旧金山分校的一个团队发现了一种增强T细胞对抗实体肿瘤的战略。他们专注于当人体自身的T细胞发生恶性变化,从抵御疾病转变为引发癌症时会发生什么。
在一项NIH资助的研究中,该团队确定了使恶性T细胞特别擅长在体内扩散淋巴瘤的特定突变。团队从恶性细胞中提取了该突变基因,并将其插入健康细胞中——这一简单的步骤将正常细胞的抗癌能力提高了100倍。这些改造后的T细胞能够长时间遏制肿瘤,对健康细胞或组织几乎没有明显损害。
该实验的灵感来自于武术原理,即利用对手的力量对付他们,共同作者加州大学旧金山分校和UCSF Helen Diller Family Comprehensive Cancer Center的副教授Kole Roybal说:“我们利用赋予癌细胞持久力的突变,设计了一种‘柔道T细胞疗法’,能够在肿瘤创造的恶劣条件下生存和繁衍。”该团队已经开始着手在人体中测试这种新方法。
另一个加州大学旧金山分校的团队最近从NIH获得了第二阶段临床试验的资金,该试验将测试新的免疫疗法技术用于胶质母细胞瘤患者,这是最常见的成人脑肿瘤,也是最致命的一种。
2022年,加州大学伯克利分校的化学家研究了另一种针对胰腺癌的免疫疗法,胰腺癌是最致命的癌症之一,五年生存率仅为10%。Chang实验室的科学家团队发现,胰腺癌在患者体内的扩散是由修复氧损伤的酶的缺失触发的。缺乏这种修复酶,胰腺癌细胞就会加速并迅速播散新的癌症。现在,研究人员正在寻找其他类型癌症中是否存在他们发现的触发因素,并试图提高这种酶的水平,希望防止胰腺癌细胞的转移性扩散。
MYC蛋白(灰色带状物)与DNA结合,促进癌症进展。加州大学河滨分校的研究人员开发了一种分子(橙色麻花状结构),该分子与MYC结合,抑制其促进癌症的功能。
在健康细胞中,一种名为MYC的蛋白有助于指导转录过程,即将遗传信息从DNA转化为RNA。但当细胞变成癌细胞时,它们开始产生过多的MYC,从而加速癌细胞的繁殖。这种MYC过量存在于高达75%的人类癌症病例中,而该蛋白独特的混乱结构至今阻碍了医学界对其控制的努力。
MYC“基本上是一个随机性的球体,”加州大学河滨分校化学副教授Min Xue说。“传统的药物发现流程依赖于明确定义的结构,但这在MYC中不存在。”
去年,Xue的团队发表了一项NIH资助的研究,描述了在对抗MYC复杂结构方面的胜利。这一发现围绕肽展开,肽是蛋白质的分子构建块。团队发现,改变某种肽的刚性和形状有助于其与MYC结合,并防止其促进癌细胞的生长。最终,他们找到了一种新颖的双肽组合,这种组合在靶向和中断MYC方面比单一肽有效约100倍。现在,他们正在努力改进肽进入细胞的能力,这是基于这项研究开发药物的下一步。
这些有前景的发现只是联邦政府与加州大学科学家长期合作的最新成果。几代以来,这种合作已经产生了许多重大进展,例如首个流感疫苗、低密度脂蛋白和高密度脂蛋白胆固醇在心脏病中的作用的发现、现代基因编辑技术的发明等等。
现政府提议的NIH资金削减“将威胁美国人的生命,破坏及时进行的救命研究,并削弱我们创新的知识型经济,”加州大学研究与创新副总裁Theresa Maldonado说。
“癌症是一种可怕的疾病,我们需要继续努力寻找预防和治愈它的方法,”加州大学欧文分校的Masri教授说。“唯一前进的方法是了解这种疾病,了解其机制基础,然后提出针对它的方法。”
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