一个六岁少年的梦想,在30多年后影响了免疫疗法的未来

2016-08-17 06:00 · angus

很多人从小都被问起过“将来想要做什么”这样的问题,大卫•施皮格尔(David Spiegel)也不例外。在他6岁的时候,老师问他,“2000年,你会在做什么?”“我会成为一名化学家”——大卫递交上的作业写道。

很多人从小都被问起过“将来想要做什么”这样的问题,大卫•施皮格尔(David Spiegel)也不例外。在他6岁的时候,老师问他,“2000年,你会在做什么?”“我会成为一名化学家”——大卫递交上的作业写道。

谁都不会把一名6岁孩童的话当真,但大卫是认真的。如今,大卫在耶鲁大学工作,职位是化学与药理学教授。


▲David Spiegel教授在授课(图片来源:耶鲁大学官方网站)

“我一直对分子充满着兴趣。一个简单的分子能够对人体产生巨大的影响,这不禁让我深深着迷,”大卫在一次采访中说道:“所以我理所当然地选择了化学专业。”

在大卫刚入职耶鲁大学的2007年,业界正在开发与免疫系统有关的药物——当人体内出现异物时,相应的抗体就会产生,并可激活免疫细胞对异物进行攻击。利用同样的原理,医生们设计出一系列能够结合疾病靶点的抗体,以期能治疗癌症、感染与自身免疫疾病等一系列顽疾。

然而与许多科学家们一样,大卫与他的同事们敏锐地发现了抗体疗法的局限性——这些分子的体积太大了,只能通过静脉输液给药。另外,它们也无法顺利通过肠胃道吸收。有什么方法能够制造出一种全新的药物,让它们有类似于抗体的功能,但没有抗体使用时的局限吗?


▲合成抗体模拟物示意图(图片来源:JACS)

大卫与他的同事们将眼光放在了一种叫做“合成抗体模拟物”的小分子新药上。与许多小分子新药一样,它的结构在自然界中并不存在,因此需要依靠化学反应合成。但普通的小分子药物往往只能靶向蛋白靶点,合成抗体模拟物却能够同时结合病变的细胞与免疫细胞,让后者发现前者,并展开攻击。


▲合成抗体模拟物作用机理(图片来源:JACS)

为了验证这一想法的实用性,大卫与他的团队首先向被称为“癌症之王”的胰腺癌发难。他们改进了抗体模拟物的结构,让它们一端能够结合胰腺癌细胞上的特异性抗原,而另一端则能够结合巨噬细胞上的Fcγ受体。大卫希望这些小分子能起到“铰链”的作用,把巨噬细胞带到癌细胞的身边,选择性地吞噬癌细胞。

实验结果一如大卫与同事们的预料:随着合成抗体模拟物浓度的上升,癌细胞被吞噬的比例也在不断增加。而在显微镜下,研究人员也清楚地看到巨噬细胞如何接近胰腺癌细胞,并张开大嘴,将对方一口吞下的过程。


▲巨噬细胞吞噬癌细胞(图片来源:JACS)

这对免疫疗法来说或许意义非凡。“大规模生产抗体蛋白的过程繁复而昂贵,有可能会带来意料外的免疫副作用,长期储存的过程中也有可能发生降解和变质。”大卫评论说。在他看来,合成抗体模拟物的生产更为便捷,成本也更为低廉。更为重要的是,这些分子的尺寸只有抗体的5%,与许多常规药物的大小接近。因此,它们有望能够通过口服给药。目前,接受免疫疗法的癌症患者与自身免疫疾病患者需要经常接受单克隆抗体的静脉输注,口服给药对他们而言会是一个巨大的福音。


▲合成抗体模拟物结构(图片来源:科学美国人杂志)

目前,大卫找到了一些愿意共同推进这项技术的合作伙伴,但在短期之内没有商业化的意向。正如在科研论文中提到的那样,大卫与同事们正在探索将合成抗体模拟物应用到其他疾病上的可行性。

“通过在分子和细胞层面了解疾病,我不但能学到怎么制作新药,还能开发出新的药物作用机理。”大卫说。将他的团队带到免疫疗法前沿的,或许正是梦想的力量。

参考资料:

[1] A Pill That Mimics the Immune System

[2] Antibody Mimics Incite Immune Responses

[3] An Interview with Researcher David Spiegel on the Development of Glucosepane Cross-Link Breakers

关键词: 免疫疗法 癌症