Science癌症免疫疗法重大突破抵抗癌症

　　在一项新的研究中，来自荷兰癌症研究所、挪威奥斯陆大学和丹麦哥本哈根大学的研究人员在癌症免疫疗法上取得新的突破，他们证实即便一个人自己的T细胞(一类免疫细胞)不能够识别和抵抗他们自身的肿瘤，但是其他人的T细胞可能会做到这点。

　　相关研究结果于2016年5月19日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Targeting of cancer neoantigens with donor-derived T cell receptor repertoires”。

　　这项研究证实将来自癌细胞的发生突变的DNA加入到来自健康供者的T细胞中能够让健康供者的T细胞产生免疫反应。

　　在将来自这些供者T细胞的特定组分导入回到癌症病人的T细胞中后，研究人员能够让癌症病人自己的T细胞识别癌细胞。

　　作为一个快速发展的领域，癌症免疫疗法旨在开发让人体自己的免疫系统抵抗癌症的技术。有多种可能的原因能够阻止T细胞识别癌细胞。

　　首先，T细胞的活性受到很多能够干扰它们功能的抑制因素的控制，而且让这些抑制因素失效的疗法如今正在很多人类癌症中开展测试。其次，在一些病人体内，免疫系统可能并不会在第一时间将癌细胞作为异常细胞加以识别。也因此，帮助免疫系统更好地识别癌细胞是癌症免疫疗法的主要目标之一。

　　在一项新的研究中，来自荷兰癌症研究所的Ton Schumacher和来自奥斯陆大学的Johanna Olweus决定测试“一种借来的免疫系统(borrowed immune system)”是否能够将病人体内的癌细胞作为异常细胞加以识别出。这种识别异常细胞的工作是由被称作T细胞的免疫细胞执行的。

　　我们体内的所有T细胞扫描其他细胞(包括癌细胞)的表面以便检查它们在它们的表面上是否展示出任何应当不应出现在那里的蛋白片段。

　　一旦识别出这样的外源蛋白片段，T细胞杀死这些异常细胞。因为癌细胞含有发生错误的蛋白，所以它们也能够在它们的表面上展示出外源的蛋白片段---也被称作新抗原(neoantigen)，非常类似于病毒感染的细胞表达病毒蛋白片段。

　　为了确定癌症病人的T细胞是否与癌细胞表面上的所有外源蛋白片段发生反应，研究人员首先绘制出3名不同病人的黑色素瘤细胞表面上所有可能的新抗原。在这3名病人体内，这些癌细胞似乎展示大量不同的新抗原。但是当研究人员试图将这些新抗原与来自这些病人肿瘤中的T细胞进行匹配时，这些肿瘤细胞表面上的大多数异常蛋白片段并未被这些T细胞识别到。

　　接下来，研究人员测试了来自健康志愿者的T细胞是否能够识别这些相同的新抗原。令人印象深刻的是，这些源自健康供者的T细胞能够检测到病人本身的T细胞并不能够识别到的大量新抗原。 Ton Schumacher说，“在某种程度上，我们的发现证实癌症病人的免疫反应能够加以强化;我们能够利用癌细胞表面上存在的更多新抗原。

　　我们考虑这样做的一个方法是发现合适的与这些新抗原相匹配的供者T细胞。这些供者T细胞表面上用来识别这些新抗原的T细胞受体然后就能够被用来对病人自身的T细胞进行基因修饰，这样基因修饰后的病人T细胞将能够检测到这些癌细胞。”

　　Johanna Olweus说，“我们的研究证实将癌症免疫力外包给供者的原则是比较合理的。

　　然而，在癌症病人能够受益于这一发现之前，还需开展更多的研究。因此，我们需要找到发现更多新抗原数量的方法。我们当前正在研究高通量方法来鉴定T细胞能够识别的癌细胞表面上的新抗原和分离出对应的供者T细胞。

　　不过证实我们能够获得来自健康人血液中的癌症特异性免疫力的这些结果已是非常大有希望的。”

　　2007年底美国NIH投入1.15亿美元启动了“人类微生物组计划”

　　2012-2014年间，联邦政府对微生物组学的研究资助大增，2014财年的联邦投资是2012财年的3倍，在3年间的总投资超过9.22亿美元;

　　时间又来到了2016年5月13日，美国白宫宣布启动“国家微生物组计划”，计划在财政年度2016-2017间准备投入1.21亿，其中包括来自美国NIH的2000万资助，美国国家科学基金会 (NSF)1600万资助，NASA的1250万资助，美国能源部的1000万资助，以及美国农业部的2390万美元的资助。这一项目目的在于通过分析人体内外，植物和其它生态系统中微生物，更好的了解这些生物在人体和环境健康中扮演的重要角色。

　　“这对于该领域的研究人员来说，是一个值得庆祝的伟大日子”，科学大咖J. Craig Venter(J. Craig Venter研究所创始人)对此表示。J. Craig Venter研究所早在2004年就发表了关于马尾藻的基因组研究。目前，他的研究组已在全球收集了数千份海洋资源的样本。

　　相比于其它项目“紧巴巴”的资金资助，微生物组近年来可谓是“风生水起”，在奥巴马政府继脑计划、精确医学、抗癌“登月”之后推出的这一重大国家科研计划无疑为目前火热的微生物组研究又加了一把火。

　　这也就可以解释了为何去年上半年，汤森路透统计的最高引用的热门论文出自微生物组研究领域盘点2015上半年最热门生物类论文，而且这种研究界的这种热情也感染了公众，纽约时报都曾以头条宣告“We Are Our Bacteria”。

　　在这十年里，科学家们对于人体微生物的了解逐渐加深，对人体微生态的多样性和分布也认识不少了，但是我们对于微生物组如何与宿主交互，环境微生物的影响等微生物组生物学仍然知之甚少。

　　这也就是这一新项目启动的主要原因，目前“国家微生物组计划”有三大目标：首先，支持跨学科研究，以回答多样化生态系统中微生物组的基本问题，如什么是健康的微生物组;其次，开发检测、分析微生物组的工具，如实时检测空气、土壤、水或人体微生物的手持传感器;第三，培训更多的微生物组相关工作人员。

　　但这一项目想要顺利开展并不容易，首先虽然有显微成像，低成本高通量基因测序技术的发展，以及多种数据分析的生物信息学工具跃进，但是微生物的数量庞大，种类繁多，尤其是土壤，海洋和大气中的微生物群落，收集分析并不容易，一般来说在微生物组样品中，宿主DNA占了绝大部分，有时甚至高达99%。 在实际样品中，微生物组DNA往往跟我们不想测序的东西裹在一起。

　　那么如何很解决这些问题，微生物组学真正的新技术在哪里呢?

　　样品收集与保存

　　来自芝加哥大学的微生物生态学家 Jack Gilbert曾表示，“微生物多样化多到可怕，而且复杂。任何特殊处理都会改变其组成部分。”即使是微生物菌群最小的变化或者相对丰度改变，也会极大的干扰群体比对，因此样品收集和储存方法引起的变化越小越好。

　　原始样品的保真性从收集样品的那一刻就开始了。第一步需要确保的是获得的是一个均匀的样品，2015年，一组研究人员完成了一项人肠道微生物组的研究，他们将液氮粪便样品通过研钵及研杵捣碎，使之成为粉末状小样品，然后转移到试管中，−80°C储存。比较于之前的方法，这种制备样品的方法能减少微生物组成上出现的可变性。

　　而土壤样品具有更加复杂的组分，因此科学家们建议将土壤样品放到搅拌机中，充分搅碎颗粒物。他们也建议在初次收集样品后再进行多次等分分装，因为多次反复冻融会破坏核酸，这一点其实很多实验室研究人员都知道。比如研究人员可以采用无菌一次性活检钳(biopsy punch)从一个更大的原始样品中收集几乎相同大小的冻存粪便颗粒，然后直接将这些颗粒放入含有核酸裂解液中的提取管中。这种方法就是对原始样品进行等分，但可以为科学家们节约整整一次冻融重复循环。

　　此外，2014年，美国福赛思研究所、麻省综合医院(MGH)和哈佛大学公共卫生学院等处的科学家，开发出一种新的方法，收集用于基因组和转录组分析的唾液与粪便。该方法不需要专业人员和设施，同时还能保持样品的完整性。

　　研究人员设计了固定剂的选择和取样流程(如下图)。可让8名受试者在家里收集微生物样品，然后将其运至实验室进行多种类型的分子分析。尽管采用不同的取样方法，微生物种类、基因和基因转录组成，在所有样品中都是一致的。随后对这些样品进行的分析表明，测量的人类微生物组的功能潜力和功能活性之间存在着有趣的异同点。在这项研究中是目前为止，结合表型分类学、宏基因组学和宏转录组数据谱，进行的第一个人类微生物组研究。结果详细描述了肠道菌群基因组潜能和基因表达之间的关系，验证了在受试者收集和运输的样品中开展宏转录组研究的可行性。

　　对于样品的保存，低温冻存保护可能有助于样品的保存。在比较储存样品和新鲜样品中的微生物组成之前，可以采用一种快速的方法，来评估保护剂的作用，那就是检测一下样品DNA的量，如果DNA量不足，那么你采用的方法也许并不适用于这种微生物的保存。