中研院基因體研究中心發表抗癌新藥 - 神經醯胺(Ceramide)衍生物


中研院基因體研究中心發表抗癌新藥 - 神經醯胺(Ceramide)衍生物



現代人談癌變色,不但是因為癌細胞複發轉移莫測,也在於在傳統醫療過程中,病人接受化療時痛苦難熬。因此,越來越多另類療法出現,許多人企圖由免疫機制尋找出與癌細胞達到制衡效果的可能性。

1995 年,日本的一家製造啤酒的公司,發表一種由天然海綿所提煉出的一種醣脂成份(α-GalactosylCeramide,簡稱 α-GalCer)的藥物,証明能在患癌小鼠身上刺激其自然免疫的殺手 T 細胞(Natural Killer T Cell)與癌細胞對抗。該藥物在經過一系列臨床前的實驗,進入第一期的人體臨床實驗,證明對人體無害;不幸的,這個藥物在人體內並沒有明顯的療效,原因是該藥物在提昇抗癌細胞的免疫力的同時,也相對的提昇了抑制性的免疫反應,因此產生了矛盾的抵消作用。



圖1. Natural Killer T Cell(自然殺手 T 細胞顯微鏡圖)(圖片來源:http://academic.sun.ac.za/haema/dept/wbc.htm


中研院基因體研究中心的團隊,根據 α-GalCer 的化學成份結構,先由翁啟惠實驗室運用電腦模擬設計並合成出四十餘種醣化合物,在原結構的尾端加上芳香族環等結構,使之不但繼承 α-GalCer 的抗癌性,而且證實與 CD1d 分子之結合力變得更高,因此預期這類的醣化合物可提升更強的抗癌細胞免疫力。



圖2. NK T cell 與抗原呈獻細胞(APC)之間的作用關係圖(圖片來源:http://www.mc.vanderbilt.edu/microbio/vankaer/tcell.html



圖3. 各種新穎醣脂類化合物結構,大圖示。(圖片來源:PNAS published June 12, 2007, 10.1073/pnas.0703824104)




圖4. 新穎的醣脂體對於腫瘤的生長速率與大小有明顯作用


在這個任務完成之後,接著,再由陳鈴津實驗室作生物體的實驗,並由此挑選具較強提昇免疫反應之化合物。

陳鈴津實驗室團隊由張雅貞博士後研究員等進行一系列的體外與活體實驗。首先,用人體自然殺手 T 細胞與樹突細胞,和這四十餘種化合物作用,以篩選出其中較能提昇免疫反應的醣脂質。結果證明該群化合物內數種醣脂質,能夠引發人類自然殺手 T 細胞導向更強的 Th1 反應。此外更利用小鼠活體實驗,證實此類化合物在小鼠體內可有效刺激免疫反應。

接著,團隊又在患有肺癌及乳癌的小鼠體內作抗癌功能性的實驗。結果顯示,罹患肺癌的小鼠在以新的醣脂質治療後,相較於原始的 α-GalCer,存活期有顯著的延長,且相較於對照組小鼠,明顯較為壯碩健康。另外與罹患乳癌之對照組小鼠比較,經新的醣脂質治療後的小鼠腫瘤生長速率受 75%抑制,也優於原本 α-GalCer 治療後所呈現的 50%之抑制程度,且腫瘤尺寸顯著變小。


圖5. 新穎的醣脂體能有效降低肺癌轉移之程度


陳鈴津表示,傳統化學抗癌藥物多採抑制細胞生長的策略,結果通常會產生抗藥性或引發副作用;這個針對『自然殺手 T 細胞』所設計的新穎抗癌療法的研究,採取的策略是引發患者自身的自然免疫的抵抗力,因此副作用的顧慮就少很多了。一般來說,癌症病患體內『專一性 T 細胞』或『自然殺手細胞』機能多半較不健全。『自然殺手 T 細胞』相當於它們的先鋒部隊,一旦先鋒活躍起來,緊接著的『專一性 T 細胞』特攻隊就自然跟著驅動並攻擊癌細胞。此外,因為這些新穎的抗癌醣脂質的前驅物 α-GalCer 是之前已經通過各種臨床前測試及人體第一期毒性測試,因此,未來所研發之新穎的醣脂質若進入臨床試驗,相對的風險、時程及開發成本應亦可相對降低,而開發成有效藥物的成功率應亦可相對提高。



圖6. 給予醣脂體前後腫瘤大小與重量變化圖,大圖示。Aromatic glycolipid has anticancer effects in mice bearing lung cancer or breast cancer. (A) C57BL/6 mice (n = 5 per group) were inoculated i.v. with mouse lung cancer cells, TC-1, and then treated i.v. with various glycolipids of choice (2 mg per mouse) or vehicle (100 ml of 1% DMSO) twice per week for 4 weeks. (A) Tumor nodules on the lung surface of mice treated with C11 or vehicle and killed on day 16 after tumor inoculation. (B) BALB/c mice (n = 6) were inoculated s.c. with mouse breast cancer cells, 4T-1. Three days after tumor inoculation, the mice were treated with the indicated glycolipids or vehicle twice per week for 4 weeks by i.v. administration. The tumor volume was recorded every 3 days for 1 month, and survival was monitored for up to 54 days. Shown is the size of s.c. tumors of mice treated i.v. with C11 or vehicle and killed on day 16 after tumor inoculation. *, P < 0.05, compared with DMSO.(圖片來源:http://www.pnas.org/cgi/content/full/0703824104/DC1


這個創新的研究顯示,科學方法已可針對自然免疫力作精密的調節,使用借力使力的方法達到治療的目的。該成果不但先於本週(6 月 11 日)於美國國家科學院期刊的網站發表(Proceedings of National Academy of Sciences Online Early Edition),並且由中研院申請專利權中,為免疫療法的藥物開發帶來新希望。



原始報導:
中央研究院基因體研究中心基因體研究中心發表抗癌新藥


參考文獻:
"Potent immune-modulating and anticancer effects of NKT cell stimulatory glycolipids ", PNAS published June 12, 2007, 10.1073/pnas.0703824104 ( Chemistry , Medical Sciences )
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