第一个吃螃蟹的人

Robert Weinberg，著名肿瘤生物学家，发现了一系列与肿瘤发生发展相关的基因。

这位麻省理工大学的研究者正在 继续巩固他在癌症领域的声誉，近期有投资者向他合伙成立的公司投资了2亿美元，支持他研究癌症领域有争议的理论。Weinberg以及其他研究者都发现， 肿瘤中存在少数特异性的细胞，它们具有类似于干细胞的组织生发功能。研究者们相信，这些少数的特异性细胞对传统的化疗耐受性更强，经过数月或数年的化疗后 仍能重新长成肿瘤，这或许可以解释经过化疗的癌症患者经常复发的事实。靶向治疗这些特异性的肿瘤干细胞，或许可以使癌症得到有效控制。

“我已经在癌症治疗研究领域奋斗了40年，然而我们做过的许多研究在临床上被证明是毫无用处的。”Robert沮丧地说。但在他72岁之际，Weinberg对癌症治疗又重新乐观起来。“这是我第一次真正意义上被委任开发一种或几种确实能给癌症患者带来利益的药品。”

Weinberg的 Verasterm公司位于美国马萨诸塞州尼德汉姆，该公司正在启动新一轮的临床试验，验证肿瘤干细胞疗法是否切实可行。改善癌症治疗及预后的承诺其实是 在赌博，而在经济层面更是一场豪赌。另一家该领域的领头羊是OncoMed制药公司，如果该公司的临床试验能取得成功的话，将会得到大型药企50亿美元的 额外投资。

但正如Weinberg和该领 域其他研究者所共知的那样，这些临床试验可能很难得出确切的结论。不同于传统的化疗药物，肿瘤干细胞疗法的药物在治疗过程中不能很快便使肿瘤缩小，因为这 类药物的设计意图本来就只是杀死一小撮特定细胞亚型，阻止其进一步发展成肿瘤实体细胞。所以检测这类药物是否达到了预期目的并不简单。事实上，对于实体瘤 而言，目前研究者们还缺乏简单但严谨的检测肿瘤干细胞数目的方法。

对于Weinberg等所做出 的努力，很多人持怀疑态度。这些人根本不相信肿瘤干细胞的存在，他们暗指这些公司大肆宣传、至少是过于简单化了这种细胞的存在。临床试验的成功将可以反驳 这些争议。“我认为，开发肿瘤干细胞疗法的研究者们的责任，是证明这种疗法的有效性毋庸置疑。”密歇根大学的Max Wicha说。

肿瘤干细胞的发现

20 世纪90年代中期，加拿大多伦多大学的干细胞生物学家John Dick报道，他的研究团队从白血病患者的血液中分离出了一些罕见的细胞，它们似乎在癌症中起着关键作用。白血病患者的血液中充满异常血细胞，但其中只有 少数血细胞注射入小鼠体内后能重新增殖形成新的白血病。这些血细胞是正常成人血液干细胞分化形成成熟血细胞过程中的错误分化而形成的。和普通干细胞类似， 肿瘤干细胞也携带特异性的表面抗原，具有自我更新能力，它们既能分化形成一般的肿瘤细胞，又能形成新的干细胞。

其他研究团队也相继报道在实体 瘤中发现了肿瘤干细胞，包括乳腺癌、结肠癌、脑癌和胰腺癌。Dick以及其他研究者都提出，大部分实体瘤中有1%～3%的肿瘤干细胞，它们能逃避放化疗的 杀伤，究其原因部分是由于传统的放化疗只能选择性地作用于那些快速分裂的细胞，而肿瘤干细胞的生长相比于其他恶性肿瘤细胞则慢得多。躲过放化疗的肿瘤干细 胞们后续可以重新形成原始肿瘤或者其他器官的转移瘤。

肿瘤干细胞的发现，为人们理解 肿瘤的生物学行为提供了更多的理论空间。但是，有关肿瘤干细胞的研究尚处于起步阶段，还有许多问题。科学家们通过把肿瘤干细胞表面的特异性蛋白作为标记物 把它们从实体瘤中分离出来，然而研究证明，并非所有能形成肿瘤的细胞表面都具有这些标记物，而其他构成实体瘤大部分的肿瘤细胞也时时存在这些标记物。美国 马里兰州约翰•霍普金斯大学的肿瘤学家、肿瘤干细胞研究者William Matsui指出，如果过于依赖这些标记物，我们肯定会被愚弄。

基于肿瘤干细胞的转化医学研究

肿瘤干细胞不仅是肿瘤生物学家 们热衷的研究话题，也是美国国家癌症研究所和制药公司的研究热点。他们在20世纪末对靶向干细胞活化信号通路的药物开展了小规模的安全性试验。这些靶通路 的调控基因包括音猬因子（Sonic hedgehog）和Notch家族的基因，它们和胚胎的形成发展有关。第一波临床试验已经结束，结果没有达到预期、令人失望。Matsui指出，受试药 物常会引起严重的不良反应，主要原因是这些药物同时损害了正常组织的干细胞，例如一些能够再生消化道内皮组织的干细胞。在不良反应可控的情况下，大规模研 究表明这些药物对大多数的癌症都没有明显疗效。

Hedgehog抑制剂已经有一种获批上市：维莫德吉（vismodegib），但它只被批准用于治疗最常见的皮肤癌——基底细胞癌，这种皮肤癌的所有恶性细胞中hedgehog信号通路都存在异常。目前还不清楚维莫德吉能否对为数不多的肿瘤干细胞起作用。

虽然早期临床试验并不成功，但 仍有化合物在临床前的药效学研究中显示出了不一般的活性，开发者们将会继续推进这些化合物的更大型临床试验的开展。OncoMed的联合创始人，肿瘤干细 胞研究公司的顾问WiCha，统计了60项正在大学和公司进行的靶向肿瘤干细胞的抗体或小分子化合物的研究。其中大部分研究设计的初衷是考察药物安全性， 同时附带观察疗效。还有一些是II期临床试验，患者被随机分为试验药物治疗组、传统药物治疗组和安慰剂组，通过这样的试验来判断新化合物是否有效。

OncoMed的 tarextumab是一个靶向Notch通路蛋白的单克隆抗体。2014年，OncoMed报道了tarextumab联合两个传统化疗药物治疗胰腺癌 的试验结果：经过8周到将近一年的治疗，29名胰腺癌患者中83%患者的肿瘤处于稳定或缩小中。去年该公司进行了更大规模的tarextumab治疗胰腺 癌和肺癌的II期临床试验。Tarextumab和其他一些正在开发中的药物似乎并不能直接杀死肿瘤干细胞，而是促进肿瘤干细胞分化成大量可以被化疗药物 杀死的实体瘤细胞。

Verasterm公司的研发策略是筛选能够抑制FAK酶活性的化合物，FAK酶的作用是促使肿瘤细胞之间的相互粘连及肿瘤干细胞的存活。Weinberg相信，阻断FAK酶能直接杀死肿瘤干细胞，还能使肿瘤干细胞和肿瘤细胞通过血液进行传播、转移变得困难。

该公司的第一个候选FAK酶抑 制剂是一种家畜用抗生素，但未能在临床取得成功。但另一个FAK抑制剂defactinib治疗10名间皮瘤患者的结果显示，药物似乎可以清除部分携带特 定干细胞标记物的肿瘤细胞。在这项安全性试验研究中，10例患者在手术摘除肿瘤之前接受将近2周的defactinib治疗，结果没有发现肿瘤继续增长， 且有2例患者的肿瘤甚至出现了缩小，其作用机理还在研究中。目前defactinib正在肺癌和间皮瘤患者中开展II期临床试验，这些患者对传统化疗药物 有反应，测试defactinib是否可以阻止肿瘤的复发。

WiCha的研究团队报道称，一家意大利公司Dompé原研的一种用于治疗移植排斥反应的药物reparixin，似乎可以通过拮抗一种受体来杀死肿瘤干细胞。该受体仅存在于干细胞表面，其他大量实体瘤细胞表面则不存在该受体，它可以结合炎症分子——细 胞因子，从而在炎症反应中触发肿瘤干细胞的生长。一项安全性实验结果显示，reparixin对转移性乳腺癌有效，根据该结果reparixin目前正在 进行II期临床试验，乳腺癌确诊患者在手术之前接受3周左右的reparixin治疗，考察肿瘤干细胞能否被reparixin清除。

一些不乐观的新药案例

哈佛大学肿瘤生物学家William Kaelin是著名的肿瘤干细胞怀疑论者，他说，即使这些少量、特殊的细胞确实存在于实体瘤中，肿瘤细胞仍可以通过各种途径耐受化疗药物。“如果能杀死肿瘤干细胞，你的任务就完成了”这一言论是误导，Wlliam提醒道。

即使临床试验得出了令人鼓舞的 结果，也不能轻易下结论认为试验药物有效。因为许多临床试验中，靶向肿瘤干细胞的药物都是和联合传统化疗一起进行的。要想得出真实的结果，应该单用一种肿 瘤干细胞杀伤药物，斯坦福大学干细胞生物学家Irving Weissman指出。如果肿瘤干细胞真如支持者们所预想的一样存在，那么清除它们就能最终消灭整个肿瘤，因为大量的实体瘤细胞不可能无限分裂，最终它们 都会死亡，Weissman解释道。

美国贝勒医学院的发育生物学家 Michael Lewis说，只给予患者一种作用于肿瘤干细胞的药物是不切实际的，因为单一药物起效非常慢，可能需要数周或几个月的时间才能彻底消灭肿瘤。单一药物起效 慢可能是早期临床试验失败的原因。而且，Weinberg以及其他实验室的研究发现，普通的肿瘤细胞也可能变成肿瘤干细胞。如果这种转化真的存在，那么传 统化疗药物也有助于杀死肿瘤干细胞，区分开干细胞杀伤药物和传统化疗药物的作用就更加困难了。

降低肿瘤中干细胞的比例是新药有效性的一个指标。但是检测肿瘤干细胞的比例并非易事，需要进行一系列的肿瘤组织活检来检测细胞比例的变化，这需要肿瘤学家的协作、需要患者同意进行侵入性操作，还需要合适的储存及运输肿瘤样本的方法。

在组织活检中如何来定量肿瘤干 细胞是另一个难题。仅仅根据干细胞表面特殊标记物（例如表面蛋白）来确定干细胞数量在很多情况下并不适用。判断是否干细胞的金标准是，将疑似的肿瘤干细胞 以多种剂量注射入免疫缺陷小鼠体内，观察在小鼠体内是否能成瘤。但这种实验需要多组小鼠，每组至少6只小鼠。加拿大麦克马斯特大学的干细胞研究员Mick Bhatia说，“成瘤试验不仅周期长，而且研究费用很高。”

Verasterm的首席医学 顾问Joanna Horobin说，出于务实的考虑，公司在临床试验中不会试图用一系列的测试来检测肿瘤干细胞，他们采取的方法是“回答不同研究中的不同问题，然后将这些 答案综合起来”。举个例子，在一项间皮瘤研究中，单用化学治疗后患者余下的肿瘤细胞中肿瘤干细胞的比例增加了，据此可以推测这些细胞可能是导致耐药性的 “罪魁”。另一项Verasterm的研究显示，在手术之前接受一种药物的短期治疗后，间皮瘤患者的肿瘤干细胞减少了，Horobin指出，“是时候开始 相关研究了”。

OncoMed 肿瘤生物学部的高级副总裁Timothy Hoey指出，他们的确有一些患者样品的分析数据提示他们所开发的药物可以作用于肿瘤干细胞。但OncoMed主要根据基因标记表达的检测结果来确定实体 瘤中干细胞的比例。用这种方法来检测肿瘤干细胞比例在给药前后的变化可以使临床前和临床研究连接起来。但迄今为止基因标记的结果仍未被公开，亟需发表在研 究型杂志上，“我认为这非常重要”，Hoey说。

如何检测实体瘤释放到血液中的细胞的方法还有待开发。Wicha的研究团队正在和密歇根大学的工程师和基因组学专家紧密合作，开发能可靠识别循环细胞中干细胞样细胞的检测方法。

目前为止，癌症患者、研究者、 医生以及公司的投资者，正焦急等待着临床试验的大量数据。对患者而言，这些结果可能将给其治疗带来希望。但是，对于肿瘤干细胞是否真实存在的争论者，这些 数据或许并不能给予研究者们最终的结论。克利夫兰医学中心的脑癌干细胞研究者Jeremy Rich说，“即使大量研究都取得了成功，虽然我并不相信会成功，我仍然不认为关于肿瘤干细胞的答案非黑即白。”

（作者：刘荣军、白蕊）

参考文献：Science 2015;347:226-229