斑马鱼Avatars模型揭示卡介苗会引发膀胱癌的免疫反应

利用由Rita Fior领导的Champalimaud基金会(CF)的癌症发展和先天免疫逃避实验室开发的斑马鱼“avatar”动物模型，Mayra Martínez-López——该实验室的前博士生，现在在厄瓜多尔基多的las amacimricas大学工作——及其同事研究了卡介苗对膀胱癌细胞作用的最初步骤。

　　

利用由Rita Fior领导的Champalimaud基金会(CF)的癌症发展和先天免疫逃避实验室开发的斑马鱼“Avatars”动物模型，Mayra Martínez-López——该实验室的前博士生，现在在Universidad de las Américas工作——及其同事研究了卡介苗对膀胱癌细胞作用的最初步骤。他们的研究结果发表在今天(2024年8月1日)的《Disease Models and Mechanisms》杂志上，研究结果表明，巨噬细胞——感染后激活的第一道免疫细胞——确实会诱导癌细胞自杀，然后迅速吞噬死亡的癌细胞。

斑马鱼化身(zAvatars)目前仍处于实验阶段，但非常有前景，其背后的想法相当简单:从癌症患者身上提取肿瘤细胞，并将其注射到斑马鱼胚胎中。然后，肿瘤将在胚胎内生长，有效地将它们变成特定癌症患者的化身。然后，针对该患者的各种治疗方案可以在zAvatars上进行测试，并且，在几天内，而不是在小鼠身上进行传统测试所需的几周甚至几个月，就有可能确定对该患者的最佳治疗方案。该测试是用结直肠癌患者的样本开发和研究的。

Fior有了一个应用该模型的新想法。Martínez-López回忆说:“当我作为一名博士生加入López的实验室时(2019年)，我们正在讨论我可以承担的几个项目，López提到卡介苗正在用于膀胱癌患者。”Martínez-López还记得小时候在南美打过卡介苗，后来就开始研究这种疾病。“但这是我第一次听说结核病疫苗可以作为一种癌症治疗方法，”她指出。这立刻引起了她的注意。

一个想法的故事

卡介苗在20世纪20年代首次用于结核病，然后在1976年左右开始作为第一个癌症免疫疗法使用。但在此之前的几十年，即19世纪90年代，纽约医院(现为威尔·康奈尔医学中心)的外科医生William Coley已经测试了一种不同细菌的混合物，称为“科利毒素”，作为一种癌症免疫疗法!

Coley注意到，在医院里，有几个几乎没有希望的癌症患者在切除肿瘤的手术后感染了细菌，他们的癌症似乎出现了“奇迹般”的缓解(当时手术的无菌条件并不是最理想的)。他的想法是，这样的恢复，远非奇迹，实际上是由患者对感染的免疫反应引起的。

Coley开始尝试在一些肉瘤患者中诱导细菌感染，并能够复制一些癌症缓解。然而，当时他的方法还远未被证实和安全——同时，其他治疗方法也在发展，比如放疗——所以他的研究没有继续下去。但近年来，免疫治疗领域获得了巨大的动力，带来了新的、更科学的、更强大的方法来增强免疫系统，以对抗癌症。

Martínez-López说:“卡介苗免疫疗法仍然是经验主义的。然而，由于它对很多人都有效，它已经成为一种黄金标准治疗方法。令人惊讶的是，这是一种非常有效的免疫疗法，即使与许多正在开发的奇特免疫疗法相比也是如此。”

治疗方法包括将卡介苗直接注入膀胱。如果治疗有效，所谓的“非肌肉侵袭性”(早期)膀胱癌患者的15年生存率为60%至70%。然而，在30%至50%的病例中，膀胱肿瘤对卡介苗治疗无反应。在这种情况下，整个膀胱必须被切除。

巨噬细胞拥有它

到目前为止，卡介苗作为免疫调节剂清除膀胱肿瘤的方式尚不完全清楚。

研究小组的想法是，免疫细胞，特别是居住在膀胱中的巨噬细胞，参与了其中。他们能够确定将卡介苗注射到斑马鱼Avatar体内后会发生什么。为了做到这一点，他们使用了所谓的光片显微镜和共聚焦成像，这使他们能够看到巨噬细胞与肿瘤细胞的相互作用，在单细胞分辨率和实时。

他们获得的疫苗触发过程的彩色影像(其中巨噬细胞和癌细胞用不同的荧光染料标记)显示，注射卡介苗后，巨噬细胞被大量招募到肿瘤部位，通过细胞自杀(凋亡)过程直接杀死人膀胱癌细胞，这一过程依赖于巨噬细胞分泌的一种叫做肿瘤坏死因子(TNF)的物质，这种物质是免疫系统的一种有效的信号分子。

他们进一步表明，当zAvatar中的巨噬细胞被耗尽时，卡介苗的抗肿瘤作用被完全阻断，从而表明巨噬细胞确实对初始的抗肿瘤反应至关重要。

Rita Fior说:“Mayra看到的是，如果注射卡介苗，进入肿瘤的巨噬细胞数量会显著增加。”

在卡介苗的存在下，免疫细胞的颜色从红色变为黄色，这意味着它们表达了肿瘤坏死因子。

Martínez-López总结道:“我们不仅揭示了疫苗抗肿瘤作用的第一步所涉及的机制，我们还证明了斑马鱼Avatar模型是肿瘤药物发现的强大临床前工具。”