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当今的肿瘤治疗:你了解过癌症的回天之术吗?

黄家骏 苏中园区校iGEM 2022-10-11

谈及癌症,想必大家并不陌生,它在现代中国人的生活中太普遍了。根据20222月,中国国家癌症中心主任、中国医学科学院肿瘤医院院长赫捷院士发布的数据统计, 总体新发病例数达到了406.4万人,241.35万人死于癌症,位于所有健康问题中致人死亡的第一位原因。在文学作品以及口口相传当中,癌症被魔化成了确诊便无力回天的噩梦,似乎生命在那一刻开始了倒计时。不广为人知的是,人类在与癌症搏命的历史中,逐渐诞生了一套科学的、系统的癌症诊疗理论。癌症在当今能成为慢性病与理论知识以及医疗技术的发展不无干系,最前沿的治疗手段,如基因治疗,靶向治疗等技术已经能够将死亡率降到一个历史从未有过的水准,癌症患者的生存时间大大延长,姑息治疗等先进医疗理念讲求全方位治疗患者,结合护理,认知治疗,力求降低患者的情绪恶化致影响病情。大部分早期患者能够做到临床治愈。


‘癌’这个字眼其实并不准确,它在肿瘤学中特指上皮组织源发的恶性肿瘤,多以血液运输转移,而我们今天所说的‘癌症’则是泛指‘恶性肿瘤’。恶性肿瘤作为肿瘤中由于细胞增生异常而造成严重破坏,常常会因为转移的迅速而成为危及性命的原因。人类与癌症,如同瘟疫公司游戏里的那样,也经历了漫长的“潜伏—发现—研发解药的进程。

第一位发现恶性肿瘤的西方医师是希波克拉底Hippocrates,  他描述了胃与子宫的恶性肿瘤。古罗马医生伽林Galen进一步补充了他的理论:“黑色胆汁能够引起癌症”,但认为最好的治疗方式是不作为。(这是错误的(*ΦωΦ)ツ)

1836年,德国生理学家约翰内斯·缪勒使用改良显微镜观察病人身上的肿瘤细胞,首次提出了“肿瘤细胞是紊乱的正常细胞”。癌症的研究进入细胞水平。

1953年,美国分子生物学家詹姆斯·沃森与英国生物学家弗朗西斯·克里克揭露了DNA的双螺旋结构,直接改变了整个癌症研究的走向。

进入21世纪,传统化疗的大背景下,一种新的、不会损伤人体正常细胞的疗法应运而生—靶向药物疗法。曲妥珠单抗成为了第一个用于分子靶向治疗的单克隆抗体,它可以阻断表皮生长因子受体2(1)的作用。但分子药物,


由于靶蛋白的突变,存在逐渐增强的抗药性仍然没有解决。


(1):

乳腺癌细胞常常产生一种蛋白质——表皮生长因子受体2(英文名叫 HER2或ERBB2)。在表皮生长因子受体2作用下,乳腺癌细胞不断分裂,肿瘤便不断生长。因此,科学家希望设计一种抗体来阻断表皮生长因子受体2,于是诞生了曲妥珠单抗。曲妥珠单抗被注射到乳腺癌患者体内后,抗体与乳腺癌细胞表面的表皮生长因子受体2结合,诱导抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用从而杀伤肿瘤细胞。另外曲妥珠单抗结合乳腺癌细胞表面的HER2受体后导致胞内信号传导通路的抑制,乳腺癌细胞便停止增殖,肿瘤也就停止生长。

回到肿瘤的治疗上来,我将提及的有多学科综合治疗、化学治疗、外科治疗、放射治疗、介入治疗、生物治疗以及基因治疗。这些治疗方式基本涵盖目前临床应用中主要的治疗手段,通常都不是单独一个疗法,而是多疗法综合搭配,很多数据证明结合化疗放疗、放疗基因治疗等能够使病人体内肿瘤的情况得到最大改善。

多学科综合治疗

其实严格意义上来说,这是近些年癌症治疗的一个原则之一而非具体的手段,指在给予患者经济压力最优的情况下,结合多学科的有效治疗手段,根据患者的身心状况、肿瘤部位、病理类型、侵犯范用(病期)和发展趋势,以及细胞分子生物学的分析最大化消除或控制肿瘤。

化学治疗

化学治疗以及放射治疗仍然是大部分患者在面临癌症的第一选择,相比新兴的基因治疗、靶向治疗,它的技术更加成熟。抗肿瘤药物的原理无非就是对细胞生长周期中的一个进行干扰和破坏,使肿瘤细胞分裂停滞。它们的机理包括但不限于:(一)通过阻碍脱氧核苷酸合成,干扰 DNA 的合成;(二)通过烷化作用与 DNA 交叉联结,破坏 DNA 的结构与功能;(三)干扰核酸合成中的转录过程,阻碍 RNA 的合成;(四)抑制拓扑异构酶,影响 DNA 合成,引起 DNA 断链;(五)损伤纺锤体,使有丝分裂停滞。除了最后一种意外,肿瘤药物都是直接作用于DNARNA本身。


化学药物治疗在立竿见影的效果之外,其副作用也是相当可观。抗肿瘤药物存在消化系统毒性,骨髓抑制,心脏毒性,神经毒性,脱发等毒副作用,原因主要在于抗肿瘤药物分子的无差别扼杀,分子靶向药物就能很好的避免这一点。借助寻找一个肿瘤细胞的靶点,促使靶向药分子只作用于带有靶蛋白的癌症细胞,从而降低抗肿瘤药物对人体的毒性。

但主要问题在于肿瘤细胞对于抗肿瘤药物的耐药性。就像任何抗生素那样,在肿瘤细胞药物抗性不均衡的情况下,药物抵抗性强的细胞起初数量并不多,但药物杀灭了不具备抗性的细胞,抗性细胞存活并发展成为优势群体,整个肿瘤的细胞从而获得耐药性,使得药物长期作用下大幅下降。

外科治疗

就是通过手术的方式切除肿瘤组织,没什么特别好描述的。(^^●)

放射治疗

自从伦琴于1895年发现X射线,玛丽•居里和皮埃尔•居里发现镭以来,放射线开始逐渐应用于恶性肿瘤的临床治疗中,主要治疗体表和位于自然体腔的恶性肿瘤。

放射治疗仪器能够发射离子或光子至病灶组织,它们的能量为DNA链分子所吸收,生物分子之间的化学键遭到破坏而致使肿瘤细胞机体损伤为直接作用。间接作用主要引起碱基的破坏与离失,核酸、蛋白质之间错误交联,使得肿瘤细胞无法复制。

放疗与化疗一样见效快,它针对的是局部肿瘤的组织,但对于波及到的正常组织破坏性很大。“急性放射损伤,组织通过修复和增殖机制一般都能恢复,但是后期放射损伤一般都是不可逆的,一旦发生,没有有效的治疗方法。”

因而在放射治疗当中,除了控制肿瘤,还要有正常细胞损伤的考量。

介入放射学

介人放射学 (interventional radiology,IVR)是在医学影像设备的引导下,以影像诊断学和临床诊断学为基础,结合临床治疗学原理,利用导管、导丝等器材对各种疾病进行诊断及治疗的一门学科。

生物治疗

生物治疗主要以免疫治疗为基础,借现代生物技术或产品,调节机体的抗肿瘤能力,来控制肿瘤或减轻治疗相关毒副作用。简单来说,生物治疗就是激活你自己的免疫系统,通过疫苗等形式,激发主动免疫攻击癌细胞。目前已知使癌症细胞受到影响的免疫机制为细胞免疫。

这个治疗有两个大前提,硬性要求人体免疫系统能够识别并且能排斥肿瘤细胞。基于这两点,我们会在人体中引入疫苗。疫苗主要有灭活的肿瘤细胞、肿瘤细胞提取物、肿瘤抗原、肿瘤多肽或独特型抗体。Melacine 由两种黑色素瘤细胞系的裂解物辅以佐剂制备而成,是世界上第一个被批准上市的胂瘤疫苗,也是细胞疫苗的一类;DC疫苗(Dendritic cell vaccine)利用DC能够呈递抗原这一点大量孵育肿瘤抗原,缺点在于其数据显示效果取决于各人HLA(人类白细胞抗原)的类型;肿瘤多肽疫苗是以肿瘤抗原或肿瘤细胞的细胞因子为靶点的疫苗,成分简单、便于生产,但其疗效也会受HLA影响。而且抗原一旦变异,多肽疫苗便不再能够发挥起作用,因此使用疫苗时多采用多肽联合,或增加多肽的长度以提高疗效;最后是核酸疫苗,DNA或者mRNA在进入人体之后被免疫细胞吸收,表达对应的肿瘤抗原,从而诱导机体的抗肿瘤应答。

其优势在于生产简易,无明显副作用,并且能够长期地表达抗原于人体内。缺点在于肿瘤抗原表达常常存在比较大的误差,肿瘤抗原低水平的存于体内也容易导致免疫耐受。

以上为总结的现存癌症治疗手段,近些年癌症治疗中基因治疗的比重越来越大,世界上主流国家政府批准投入生产的癌症疫苗也在增加。CAR-T的研究进度长势喜人,基因治疗或许将完全代替副作用巨大的化疗与放疗这些传统的肿瘤治疗手段,在人类抗癌史上开创壮阔的新篇章。这也让我们不禁感叹,或许癌症彻底被战胜也并不是太久远的事了。


Reference

郝希山 魏于全 赫捷 周云峰 《肿瘤学》人民卫生出版社 2010.8


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