TED演講 | 微環(huán)境如何影響癌細(xì)胞生長？
在不同的環(huán)境下，細(xì)胞做不同的事。
In different contexts, cells do different things.
演講實錄：
通常我不喜歡漫畫，我覺得很多漫畫并不有趣，我覺得它們很怪。但是我喜歡這幅《紐約客》的漫畫。
文字：永遠(yuǎn)別想跳出箱子（常規(guī)）思考。
所以，這人在對這只貓說，別想要跳出這個箱子，好吧，恐怕我曾經(jīng)是那只貓。我總想身處箱子之外。這部分是因為我的背景吧，涉足該領(lǐng)域前，我是化學(xué)家和細(xì)菌基因?qū)W家。人們對我說的有關(guān)癌癥的起因、來源，或者你為什么會進(jìn)入這一領(lǐng)域，你是哪個領(lǐng)域的專家等問題根本沒有意義。
所以，請讓我迅速地告訴你為什么我會這么想、和我是怎么知道這些的。好的，可是一開始我需要給你們上一個非常非常短的有關(guān)生物生長的課程，同時我對你們之中有生物知識背景的人表示歉意。好的。當(dāng)我爸爸媽媽的精子卵子相遇時，受精卵出現(xiàn)了，那個圓圓的有個小光點的東西。然后他生長啊生長啊，然后它長了一名帥哥。
所以，這個人，體內(nèi)的所有細(xì)胞，擁有相同的基因信息。為什么他的鼻子會變成鼻子，手肘變成手肘，還有為什么他某天起床，他的鼻子不會變成腳呢？這是應(yīng)該是可能發(fā)生的，那些鼻子上的細(xì)胞有那套基因信息。孩子們，你們都記住了，這都是從一個干細(xì)胞開始的。那么，為什么這一切沒有發(fā)生呢？猜猜看他的體內(nèi)有多少的細(xì)胞？大約在10萬億到70萬億之間存在于他身體里。幾十萬億！現(xiàn)在，所有這些含有相同基因的細(xì)胞，是怎么形成那么多的組織呢？所以，我之前提的問題會更加有趣了，如果你在想你的身體里有如此多的細(xì)胞。
現(xiàn)在，主流腫瘤理論會說，一個癌細(xì)胞里面里的一個致癌基因會讓你變成癌癥患者。好吧，這個對我來說不科學(xué)。你知道一萬億是怎么樣的么？現(xiàn)在讓我們看看。來了，這些0一個接著一個。現(xiàn)在，如果，0.01%的細(xì)胞突變了，現(xiàn)在是0.001%的細(xì)胞致癌了，你會變成一大塊癌細(xì)胞。你會全身都是癌細(xì)胞。但是你不是。為什么沒有呢？
所以，我通過多年來一系列的實驗說明這是由于環(huán)境和體系的原因。
讓我簡略地告訴你那些重要的實驗是如何證明這些的。首先，我進(jìn)行病毒的研究工作涉及雞身體里的惡心的腫瘤。Rous在1911年發(fā)現(xiàn)了這個。那是第一個被發(fā)現(xiàn)的腫瘤病毒，當(dāng)我稱它為“致癌基因”，就是說“導(dǎo)致癌癥的基因”。所以他設(shè)計了一個過濾裝置，并用它過濾了腫瘤后得到一種液體，并把這種液體注射到另一只雞體內(nèi)，他就得到了另一個腫瘤。
于是，科學(xué)家當(dāng)時很興奮，它們就認(rèn)為，一個致癌基因就可以導(dǎo)致腫瘤。你只需要一個致癌基因。所以，他們培養(yǎng)了那些雞的細(xì)胞，并倒入一些病毒，它們就會堆積起來，然后他們就說這些是惡性腫瘤，這些是良性腫瘤。
這個對我來說也不科學(xué)。所以由于多種原因，我們把這些致癌基因，用藍(lán)色標(biāo)記物標(biāo)記了，并把它們注射到胚胎中?，F(xiàn)在來看看這個，這個胚胎里美麗的羽毛。這些藍(lán)色的就是致癌基因都在一個癌細(xì)胞中，這些就是它羽毛的一部分。所以，當(dāng)我們分離這些羽毛并把它們放進(jìn)一個培養(yǎng)皿里，我們就得到了一堆藍(lán)色細(xì)胞。所以你可以在雞里得到腫瘤，在雞胚胎里卻不能。你分離了它們，并把它們放到一個培養(yǎng)皿里你得到的是一個腫瘤。這說明了什么？說明了在微環(huán)境中環(huán)繞它們的細(xì)胞在告訴致癌基因和癌細(xì)胞該怎么做。
現(xiàn)在，我們舉個正常例子，關(guān)于乳腺的例子。我研究了乳腺癌。這個是個可愛的人類乳房。你們中的很多人都知道它看上去是什么樣，但是它里面是什么樣卻沒有多少人知道了，這些是所有的可愛的，正在生長的，樹狀結(jié)構(gòu)的組織。那么，我們決定將要做的就是取一些乳腺，這叫做“腺泡”乳房里都是這些東西，母乳便是在此生成的，在乳頭末端是一根根細(xì)小的微管，嬰兒可以從此吸到母乳。
我們不得說，這太棒了！看看這些可愛的結(jié)構(gòu)。我們想要制造出這樣一個結(jié)構(gòu)，并問個問題：細(xì)胞是怎么做到那些的？那么，我們?nèi)〉昧思t細(xì)胞--你們可以看到紅細(xì)胞被藍(lán)色的細(xì)胞圍著，藍(lán)色的細(xì)胞將紅細(xì)胞擠得緊緊的，在它們后面是人們通常認(rèn)為的惰性物質(zhì)，它只是為了維持某種形狀，所以我們在多年前利用電子顯微鏡首先給它做了一個快照，你們可以看到這個細(xì)胞看起來十分的可愛。它有底有頂，它正在分泌大量的乳汁,因為它是剛從懷孕初期的老鼠身上取得的。
你取得了這些細(xì)胞，并把它放在一個培養(yǎng)皿中，三天后，它們看起來就是那樣的。它們完全忘記了自己原來是乳腺細(xì)胞。你把它們再取出，放入一個培養(yǎng)皿，它們不會再產(chǎn)出乳汁。它們忘記了自己是乳腺細(xì)胞。例如，這兒，左邊是一滴可愛的乳黃色的乳汁而右邊什么也沒有?？催@些“細(xì)胞核”。這些在左邊的細(xì)胞中的細(xì)胞核是在動物體中的，右邊的則是從培養(yǎng)皿出來的。它們完全不一樣。
那么，這說明什么？這說明這兒有環(huán)境影響。在不同的環(huán)境下，細(xì)胞做不同的事。但是環(huán)境是怎樣影響的呢？愛因斯坦曾說過，“如果一個想法一上來就不瘋狂，那么這個想法便毫無用處?！蹦敲矗銈兛梢韵胂笠簧蟻砦沂艿蕉啻蟮膽岩伞菢幼鰶]有前途，那樣做一點用也沒有，但是我很高興我這樣做出來了。
那么，我們做了老鼠乳腺的切片，所有可愛的腺泡都在那兒，每一個被紅顏色圍繞的東西都是一個腺泡，我們知道一切正常，我們將嘗試制造這一切，然后我說，也許那堆紅色的物質(zhì)就是圍繞的腺泡的那堆物質(zhì)，人們會認(rèn)為那只是一個結(jié)構(gòu)支架：也許它承載著信息，也許它告訴細(xì)胞該做什么，也許它告訴細(xì)胞核該做什么。然后我說，細(xì)胞外基質(zhì)，也是就這堆物質(zhì)叫做ECM，發(fā)出信號并告訴細(xì)胞該做什么。
所以，我們決定照著那個樣子開始著手制造。我們發(fā)現(xiàn)了一些黏稠的物質(zhì)。這些黏稠的中有著正確的細(xì)胞外基質(zhì)，我們把細(xì)胞放進(jìn)去，然后等，大約四天后，它們重組了。右邊的就是我們在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)出的。左邊的是動物體內(nèi)的，我們稱之為活體培養(yǎng)。培養(yǎng)出來的已滿是乳汁，那些可愛的紅色物質(zhì)，已滿是乳汁。那么，我們制造出了乳汁，歡呼吧，美國人。完全正確。這些是美麗人類細(xì)胞，然后你們可以想象到，這兒是環(huán)境。
那么，我們要做什么？我做了一個發(fā)散性設(shè)想。我說，如果架構(gòu)具有決定性作用是正確的話，癌變細(xì)胞的架構(gòu)應(yīng)該是讓該癌變細(xì)胞認(rèn)為自己是正常的。這有可能嗎？于是，我們開始嘗試。然而，為了實現(xiàn)它，我們需要找到分辨正常與異常的方法。左邊的是單個正常細(xì)胞，人類乳房細(xì)胞，放置在有細(xì)胞外基質(zhì)中，就是這塊黏稠的凝膠中，它組成了這所有美麗的結(jié)構(gòu)。右邊，你們可以看到它看上去很丑，這些細(xì)胞還在生長，而正常的已經(jīng)停止生長了。這兒你們可以看到高倍放大的圖片，正常的腺泡和極丑的腫瘤。
那么我們要問，什么東西在那些極丑無比的腫瘤的表面上？我們能讓它們停止嗎？它們正在瘋狂地發(fā)出信號，它們把所有的信道弄得亂七八糟，我們能讓它們恢復(fù)到正常水平嗎？額，這想法很奇妙。它使我靈感大發(fā)。這是我們獲得的成果。我們可以扭轉(zhuǎn)這惡性外顯物質(zhì)。
為了向大家展示這個惡性外顯物質(zhì)，我沒有使用照片，而是帶來了一個小短片，有點模糊，但是大家可以看到左邊的是惡性細(xì)胞，它們?nèi)际菒盒缘?，我們一開始加入了單個制約因素，看看發(fā)生了什么，它們看上去都是那樣的。我們將其注射到老鼠體內(nèi)，右邊那群，沒有一只老鼠得癌癥。我們將另一種細(xì)胞注射進(jìn)老鼠體內(nèi)，百分之百患癌癥。
那么，對于研究癌癥，這是一種全新的方法，這是一種滿是希望的方法。我們能夠在這個層級上對事物進(jìn)行操作，實驗結(jié)論表明利用相關(guān)方法，細(xì)胞的增殖和惡性行為在組織層級上恢復(fù)了正常。而且組織結(jié)構(gòu)是獨立于細(xì)胞外基質(zhì)和微部環(huán)境的。那么，這兒結(jié)構(gòu)及功能不斷地動態(tài)交互作用。
當(dāng)然，我們要問，下一步做什么？我們希望將這個想法用于臨床治療。但在那之前，我需要你們想一想，你們坐在這兒的每一分每一秒，你們體內(nèi)那700億細(xì)胞中的細(xì)胞外基質(zhì)正向細(xì)胞核發(fā)出信號，細(xì)胞核也想細(xì)胞外基質(zhì)發(fā)出信號回應(yīng)，由此你們的機(jī)體保持平衡。
我們發(fā)現(xiàn)了很多現(xiàn)象，我們剛像大家展示了細(xì)胞外基質(zhì)與染色質(zhì)相互交流。我們展示了乳腺細(xì)胞某段有特殊功能的基因的DNA片段，就是它回應(yīng)細(xì)胞外基質(zhì)的。我們做了很多年試驗，才發(fā)現(xiàn)這些，這些努力是值得的。
在看下一張幻燈片之前，我需要告訴你們?nèi)匀挥泻芏嗖粩嘣黾拥闹i團(tuán)等待我們?nèi)ソ忾_。未解之謎浩瀚如星。我總是對我的學(xué)生和博士后說，不能驕傲，驕傲與好奇為敵。好奇心和熱情。你需要不斷想，還有什么沒被發(fā)現(xiàn)？也許我應(yīng)該發(fā)現(xiàn)更多，也許我應(yīng)該換個角度思考。
那么，現(xiàn)在我們有了一個驚人的發(fā)現(xiàn)后，實驗室里的一個物理學(xué)博士后問我，你把細(xì)胞放進(jìn)去后，它們在做什么？它們在一開始的時候在做什么？我說，我不知道，我們不能一直看著它們。過去，我們并未充分利用我們的想象力。然后她，一個充滿想象力的物理學(xué)家，做了這件不可思議的事。這是一個人類乳細(xì)胞的三維圖?？纯此?jīng)常做這些。一系列的連貫動作。你把細(xì)胞都放在這兒，它們就開始動了，這些這樣做，那些那樣做。當(dāng)我們還原這些癌癥細(xì)胞后，它們也有如此反應(yīng)。這不得不使我驚奇。這些細(xì)胞就像胎兒一樣，多么神奇啊。
我想以一首詩來總結(jié)。我相當(dāng)喜歡英國文學(xué)，我曾在大學(xué)選課時猶豫不決，該選哪一個？不知是幸運(yùn)抑或不幸，我選了化學(xué)。不過葉芝有一首詩極符合目前情景，我就念一下后兩行。詩名叫做“學(xué)童之中”。“哦，曼姿隨樂起舞；哦，青睞湛湛灼灼，起舞之時才是舞者的人生?！边@是梅西·坎寧漢，我有幸在年輕時與他共舞，他是一名舞者，當(dāng)其為舞，人與舞皆可嘆止。舞隨樂停，心猶醉不可醒。那么，這就像是結(jié)構(gòu)及功能。
這是我們組現(xiàn)有成員的合照。能有這些優(yōu)秀的學(xué)生和博士后，我真是異常幸運(yùn)，與他們交流我受益匪淺。我的組員流動性很大。他們是未來，我嘗試告訴他們，成為那只貓，或被告知不要想箱子外的世界時，不要害怕。
并且，我想留給大家思考一個問題。左邊是岸上潺潺流水，NASA的衛(wèi)星拍攝到的。右邊是一片珊瑚?，F(xiàn)在如果你取得乳腺細(xì)胞并培養(yǎng)它抽取它的脂肪，它看上去會是這樣的。他們看上去一樣嗎？他們是否有相同的圖案？為什么自然一遍又一遍的畫著這幅圖？
這就是我要問大家的問題。我們給人類基因組排了序，我們知道基因序列的一切，語言基因，字母基因，但是我們卻一點也不清楚架構(gòu)好的語言與字母。這是一條令人激動的新地平線，這對年輕人來說是一件激動人心的挑戰(zhàn)，對于滿是激情的老人，比如我，也一樣。
那么，著手去發(fā)現(xiàn)它！
▲本期講者M(jìn)ina Bissell教授是一名癌癥研究人員，她的研究方向是微環(huán)境如何影響癌細(xì)胞的生長。
