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这个问题可能肿瘤研究无法复现

在乳腺癌免疫治疗领域,癌症生物学家 Ghajar遇到了难题:他在老鼠体内植入的癌细胞却并未快速扩散,甚至会在大约 11 天后消失。然后,他的博士后 Grzelak确定了罪魁祸首:外源添加的绿色荧光蛋白(GFP)标记,因为GFP本身会刺激啮齿动物的免疫系统,攻击肿瘤细胞。这个发现发表在Ghajar上个月的一篇论文中,这引入了一个小鼠免疫治疗研究中更广泛的问题,即免疫治疗利用免疫系统战胜肿瘤,但研究肿瘤时所用的标记发光蛋白质通常是从萤火虫或水母中提取,可能会引发肿瘤细胞的自身免疫反应,影响实验的结果。

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其他实验室的工具蛋白质,如基因组编辑器CRISPR的成分,也可能产生同样的效果。美国国家癌症研究所(NCI)的癌症生物学家Merlin认为,这一现象可以解释为何实验室有时不能复现其他研究小组的免疫治疗研究结果。而随着免疫治疗变得越来越重要,科学家们需要意识到像这样的混杂因素。“很多临床前实验最终无法在临床中得到验证。


虽然免疫系统可以感知诸如GFP等外来的标记蛋白,但在癌症研究中并不重要。因为大多数实验室使用免疫缺陷小鼠作为模型,不会排斥免疫治疗实验中的人类癌细胞。但随着过去十年免疫疗法的普及,越来越多实验室开始研究免疫系统完整的小鼠。Ghajar等研究者转向研究小鼠癌细胞,因为这些癌细胞不会立即被小鼠排斥。另一些人则使用能够将免疫系统人源化并接受人类癌细胞的小鼠。


Ghajar的实验室意识到,他们使用的这些老鼠正在产生免疫哨兵T细胞,它们攻击GFP标记的细胞,并抑制其生长。研究小组降低了GFP的水平,但癌细胞仍然没有转移。最后,研究小组发现,最好的解决方案是欺骗小鼠免疫系统,使其认为GFP是一种天然蛋白质,通过使用工程小鼠在树突状细胞中产生GFP,从而诱导耐受。他们在《Cancer Cell》中报道,在这些啮齿动物中,乳腺癌细胞仍如预期生长。这些研究的目的在于引起人们对这个问题的关注,并为该领域提供解决该问题所需的试剂和指标。

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图:Ghajar的实验室在《Cancer Cell》发表的报道

Merlino 和其他作者在综述中发出“警告”:使用来自不同物种的发光蛋白质、导致癌症的病毒蛋白质、甚至是来自细菌的 CRISPR 的 DNA 切割酶 Cas9 的蛋白等,可能会诱导出现同样的Cas9免疫反应。研究人员需要找到变通方法,如修改小鼠品系,使其耐受外来蛋白质(同上文Ghajar 实验室的小鼠)。MD 安德森癌症中心的 Friedl认为他的实验也因非鼠源的标记蛋白免疫反应而失败,而且可能是失败的主要原因。同时,研究人员还指出了导致癌症生物学复制问题的其他原因,比如小鼠集落微生物群的变化。

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综上,超过一半的肿瘤研究无法复现,很可能就是在小鼠模型中,外源工具蛋白触发了免疫反应,而解决的办法包括修改小鼠品系、更换工具蛋白质等,也许会对未来肿瘤免疫研究模型的选择提供很大的参考价值。


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