癌细胞的“龟息大法”
摘要:肿瘤的发育过程中常会遭遇缺氧状况,久而久之癌细胞被“训练”成为适应缺氧环境的“龟息大法”高手。癌细胞内氧含量下降时,会使对缺氧环境敏感的缺氧诱导因子(HIF)的表达上升,进而促进癌细胞内帮助适应缺氧环境相关的基因的表现。
空气是生命三要素之一,人若3至5分钟不呼吸新鲜空气,就会窒息死亡,就像炉裡的柴火需要有氧气才能燃烧产生热能,细胞内的养分也需要氧气才能代谢而产生能量。大脑是人体消耗能量最多的器官,因此当人体缺氧时,受伤害最快的就是大脑,若伤害过深造成脑死时,也宣告了个体的死亡。
肿瘤的
发育过程中常会遭遇缺氧状况,久而久之
癌细胞被“训练”成为适应缺氧环境的“龟息大法”高手。癌细胞内氧含量下降时,会使对缺氧环境敏感的缺氧诱导因子(HIF)的表达上升,进而促进癌细胞内帮助适应缺氧环境相关的基因的表现。其中之一是促进
血管新生(neoangiogenesis)的血管内皮生长因子(VEGF),促使肿瘤内生成新的微血管以提供癌细胞氧气与养分。
针对肿瘤此项特性,研究人员开发出抗血管新生疗法。2004年FAD批准的
抗癌药物Avastin,即是以VEGF抗体使VEGF无法发挥作用,进而抑制血管新生以达到抑制肿瘤成长的效果。临床上Avastin可以破坏肿瘤内的血管系统使肿瘤缩小,若与
化疗药物合併使用已证实可以延长末期的直肠癌、非小细胞肺癌、卵巢癌以及肾脏癌病患的寿命。
然而Avastin无法治愈上述癌症,只能延缓病情的恶化。研究显示,缺氧还是促使肿瘤恶化的一项重要因素。缺氧不但会使放射线治疗失效,也会使癌细胞对化学治疗产生耐药性。更重要的是,缺氧还会促进癌细胞转移的能力。
血管新生仅是癌细胞面临缺氧环境的对策之一,面临此压力时,它还有种种因应对策:如降低细胞间的黏着力,做好随时离开肿瘤(与其他癌细胞分离)的准备;强化将乳酸排出细胞的能力,以降低无氧呼吸对细胞的毒性;分泌更多的胶原蛋白至细胞外,这些蛋白就像提供攀附的绳索,可帮助癌细胞离开所在地,另觅生存的环境。
而上述缺氧因应对策,基本上皆是由缺氧诱导因子所直接、间接调控的基因表现造成的。若有药物能抑制缺氧诱导因子的活性,应能更全面性封锁癌细胞的恶化。科学家当然不会错过此“驯服”癌细胞的机会。
最近研究者在小鼠体内测试HIF2抑制剂(PT2399),观察治疗人类胰脏癌的效果。在18个接受测试的肿瘤组织中,有10个在小鼠体内形成肿瘤的能力被药物抑制了,而捐赠这些肿瘤组织的病患在接受PT2399的治疗后,病情也受到控制长达11个月。该研究结果已刊登于2016年11月的《自然》杂志。
然而许多原本受到控制的肿瘤组织,在长期用药后仍发展出抗药性。研究人员进一步的分析发现,这是因为HIF2基因突变不再受PT2399控制所致。人类与癌症的战争似乎就是如此永无止境,但相信我们绝不会轻言放弃,一定会持续为消灭癌症的目标奋战到底!