迷人又危险的细胞,癌细胞为何如此强大?

神经科学、遗传学、分子生物学、免疫学、微生物学……这一长串的内容,可能出现在医学生的课表里。

现代医学的门道如此复杂,各类细分领域让普通读者琢磨不清。但我们对健康以及真正的科学知识又是如此感兴趣,希望通过了解医学,更好地帮助我们生活。

其实,所有生命活动的发生都源于细胞之间的对话。

想要了解生物学,了解人体的精妙之处,我们不妨从细胞着手。科学地了解疼痛是如何产生的,哪些因素可以提升人体健康水平,以及最重要的终极问题:

癌症究竟为何如此强大?究竟有无治愈的可能?从细胞世界里,我们或许能够发现人体的秘密。 


神奇的细胞与细胞通信

最大的秘密往往寓于平凡之中:所有生命活动的发生都是因为细胞之间的对话。

身体遭受感染时,免疫T细胞会告诉大脑细胞,我们理应“觉得不舒服”并躺下来。在前往感染目标的漫长征程中,白细胞会在远距离信号的指引下迈出每一步。癌细胞会提醒自己的群体注意免疫攻击和微生物攻击。肠道细胞会与微生物交流,确定谁是敌人谁是朋友。胸腺中的“导师”细胞会告诉T细胞不要损毁人体组织。

△细菌与人体细胞的战斗(电子显微镜照片/科学图片库)

看到上面这段话,如果你有一定的生物学基础,或许很容易读懂;如果你是生物“小白”,那么别急着关掉,下面都将为你一一介绍。

人类交流使用对话,细胞同样也是。细胞对话被称作细胞通信。细胞与细胞之间通过这样的对话,完成了各个生命活动过程。了解细胞对话,我们就能从中学习细胞如何做出决策,从而迈向更加健康的生活。

用一个简单的比喻来说,细胞通信就像是“打工人”开会,各部门明确任务和进度,细胞也在对话中知晓自己每天的日程和定位,从而更好的配合其他细胞的“工作”。

△大细胞核、邻近内质网、线粒体和高尔基体之间的通信(电子显微镜照片,小约瑟夫·F. 热纳罗/科学图片库)

细胞通信维持我们机体正常生活,但同样,身体的问题,也能从细胞通信中找到答案。在这篇文章中,我们聚焦于癌症这一终极话题,从了解癌症开始,了解细胞通信。


致癌:癌细胞为何如此强大

目前广受认可的理论指出,癌症的起点是一系列随机突变,这些突变会产生异常细胞,出现复制失控等错乱行为。

一个癌细胞可能带有100种不同的突变,因此即使所患癌症类型相同,不同个体也可能带有不同种类的突变。

虽说只有一小部分异常细胞会发生癌变,但只要有一个异常细胞就足以启动整个癌症形成过程。


癌症为何如此强大?

人体进行着精妙的运转。所有细胞都有一个内置系统,称之为“程序化细胞自杀途径”,作用就是消除异常细胞。

但在癌症中,这种自杀途径并不会触发,异常细胞会继续生长和繁殖。这也是为什么癌症不那么容易被“杀死”的原因之一。

△癌细胞以无秩序、不受控的方式迅速分裂(电子显微镜照片,史蒂夫·格斯迈斯内尔/科学图片库)

此外,癌细胞还会改变端粒。在正常细胞的不断分裂过程中,端粒会逐渐被消耗,直至细胞不再分裂。但是癌细胞会刺激一种能够重建端粒的酶,让细胞不受控制的繁殖。

癌细胞作为一种“特殊”的细胞,同样会进行细胞通信。这也是它为什么如此强大的第二个原因:

癌细胞会通过信号引诱它们附近的各种正常细胞,利用这些细胞帮助自己生长。通过利用各种信号,癌组织为它们在局部环境中的生长争取到了诸多利益。

近年的一些研究发现,在癌症发生时,血小板也帮了忙。血小板可以利用凝血,“保护”癌细胞,使其免受攻击。

△血小板、红细胞与纤维蛋白一同形成血栓(电子显微镜照片,戴维·M. 菲利普斯/科学图片库)

线粒体信号与癌症生长之间也有着重要的关联。

我们可以将线粒体比作“能量生成器”,癌细胞中的线粒体突变能够改变细胞复杂的代谢,使其能够免于程序性死亡。

癌细胞还有一种神奇的能力,它可以将自己已突变的线粒体送入“外泌体”这种运输小泡中,与其他癌症共享。

癌症强大的“呼朋引伴”能力,能够招唤各种细胞帮助它。脑细胞也不例外。脑细胞中的神经元也会支持癌细胞的生长,可以说是“功不可没”。

△口腔癌细胞(电子显微镜照片,史蒂夫·格斯迈斯内尔/科学图片库)

诸如此类的癌症信号丰富多样,各不相同。有人将癌细胞比喻为“PUA大师”,它有足够强悍的能力,让正常细胞为自己所用,从而操控它们。

当我们更加清楚的认识癌症的作用原理,就能更靠近癌症治疗,或许有一天,大部分癌症能够得到控制。


治癌:癌症治疗的底层逻辑

有一种白细胞叫做T淋巴细胞,简称T细胞,在免疫系统中发挥中重要作用。

我们可以将T细胞称之为人体内的“警察”,它可以评估不该存在于人体内的各种物质。当T细胞在其他细胞表面发现这类“不法分子”时,就会最终战斗将它们消灭。

比如,我们每天吃的食物,对于人体来说就是一种特殊的外来物质,每一次进食都可能引发致命的免疫反应,T细胞便会对其进行评估,通过“细胞对话”分辨好坏。

△4个T细胞在对抗一个大癌细胞(电子显微镜照片, 史蒂夫·格斯迈斯内尔/科学图片库)

而对于癌症来说,患癌的一大推手,就是炎症,当身体炎症成为常态时,癌细胞便会趁虚而入:

免疫细胞会误以为癌细胞也是愈合伤口的一环,甚至会主动“修复”癌细胞。

在癌细胞信号的刺激下,清除细胞不再听命于T细胞的追踪。从另一个角度来说,我们在癌症部位发现的免疫清除细胞越多,癌症的预后就越差。

T细胞的攻击是短暂攻击,但癌细胞的存活时间更长。T细胞的正常保护通路会抑制其在短暂攻击后的持续攻击。由此可见,一条抗癌用药的研究逻辑就是消除T细胞的本能攻击抑制机制。

在大多数情况下,T细胞内的正常通路,即“检查点”,会防止T细胞的攻击波及正常人体组织。这些针对T细胞活动的“检查”能够阻止其做出不必要的攻击行为。

新的抗癌用药有必要封锁这些检查点,让T细胞对癌症发起更猛烈的攻击。我们将这些新药物统称为“检查点抑制剂”。

除了T细胞之外,微生物也与癌细胞有着爱恨纠缠。

一方面,微生物信号会影响癌细胞的内部代谢通路,从而促进癌细胞生长。而另一方面,微生物与癌症治疗之间存在着多种相互作用。

举例来说,细菌会消耗注入胰腺癌患者体内的药物,让治疗效果大打折扣。大部分抗癌药物的药效与风险相近,恰好处于能杀死癌细胞但不会杀死其他人体细胞的边缘。各种微生物会产生改变这些风险水平的酶。

对此,研究人员开展了新的研究,试图在开始抗癌治疗之前估量微生物对治疗的影响。

目前,抗癌治疗包括免疫信号、抗体和疫苗治疗,各种微生物会通过改变局部环境来影响疗效,比如,一些抗生素会弱化抗癌治疗的效果,因为它们会改变在治疗中起关键作用的微生物。

将微生物本身作为药物进行抗癌治疗,尽管多年来有所尝试,但结果并不尽如人意。

因此,现有的治疗方案力图结合免疫细胞和微生物两方面的优势来摧毁癌细胞。虽然二者可以联手对抗癌细胞,但有时也会促进癌细胞生长。

△微生物信号会影响癌细胞的内部代谢通路,从而促进癌细胞生长,幽门螺杆菌是胃癌的“帮手”(电子显微镜照片,A. 多赛特,英国公共卫生局/科学图片库)

抗癌治疗具有很强的不确定性,人类一生的宿敌可以说是癌症也不为过了。

但乐观的是,科研工作者依然在不断探索着癌症治疗的新方法,而作为普通人的我们,了解细胞对话,能够帮助我们理解我们身体的运行机制,从而以更加科学的方法实现健康生活。

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