第13章 抗癌細胞秘鑰
隨着生物進化,大多數物種難以長久的存活,歸因於細胞衰老,一種穩定的細胞生長阻滯狀態,並伴有形態、生化及表觀遺傳的改變,腫瘤組織惡變前常可檢測到衰老細胞的存在。
長期以來,許多智者認為細胞衰老對抑制潛在癌細胞增殖具有重要作用,但目前莉莉的研究認為,除了抑制腫瘤發生,細胞衰老也可能會促進腫瘤的演進,細胞衰老其實發揮了雙刃劍作用。
因此,利用細胞衰老機制對腫瘤的抑制作用,可為腫瘤的治療提供新途徑。可利用分子細胞,氫化物轉移複合物的酶複合物可以抑制細胞衰老。這些酶的抑制阻止了前列腺癌細胞的生長,這表明可以是開發包括前列腺癌在內的多種癌症新療法的關鍵。酶複合物可以被某些癌細胞劫持,以改善其代謝,抵抗缺氧環境並增殖。
發揮作用的原理很簡單,細胞衰老是一種廣泛作用的腫瘤抑制機制,其中攜帶致癌突變的細胞由於線粒體功能障礙、氧化應激、DNA損傷和腫瘤抑制因子激活的慢性狀態而不能擴展。線粒體功能失調是新生細胞對短端粒或癌基因反應的一個標誌。線粒體功能障礙相關衰老的特徵是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸,一種轉遞質子的輔酶,它出現在細胞很多代謝反應中,煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的氧化形式/煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的還原態,還原型輔酶減少,活性氧增加。因此,可控癌細胞克服衰老特徵的細胞增殖障礙(包括線粒體功能障礙)很重要。
衰老細胞線粒體功能障礙的起源。在癌基因誘導的衰老過程中,一些蛋白質的降解影響細胞增殖所需的各種過程。其中一種蛋白質是信號轉導和轉錄激活因子,它調節細胞核中的轉錄以及線粒體中的電子傳遞和氧化磷酸化。
細胞漿和鉻氨酸磷酸化信號通道偶聯的雙功能蛋白的線粒體功能是致癌腎素-血管緊張素系統蛋白進行細胞轉化所必需的。造血幹細胞中細胞漿和鉻氨酸磷酸化信號通道偶聯的雙功能蛋白的缺失導致線粒體功能障礙、腎素-血管緊張素系統的過度產生和血細胞的早衰。這些研究表明,細胞漿和鉻氨酸磷酸化信號通道偶聯的雙功能蛋白的線粒體功能可能是防止衰老所必需的。
細胞漿和鉻氨酸磷酸化信號通道偶聯的雙功能蛋白的缺失導致衰老、線粒體功能障礙和低煙酰胺腺嘌呤二核苷酸/煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的還原態,還原型輔酶比率。研究表明,線粒體功能失調和低煙酰胺腺嘌呤二核苷酸/煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的還原態,還原型輔酶比率比率低的細胞無法合成足夠的天冬酰胺和天冬氨酸,但補充細胞漿和鉻氨酸磷酸化信號通道偶聯的雙功能蛋白缺失細胞20mM天冬氨酸只能適度挽救細胞漿和鉻氨酸磷酸化信號通道偶聯的雙功能蛋白缺失后的增殖缺陷和衰老,這些數據表明再氧化失敗與細胞衰老的誘導有關。
莉莉還發現,抑癌基因控制着煙酰胺腺嘌呤二核苷酸再生代謝周期。細胞漿和鉻氨酸磷酸化信號通道偶聯的雙功能蛋白的缺失導致p53和RB腫瘤抑制通路的激活,這兩種通路都是衰老的介質。p53或p21的失活阻止了細胞漿和鉻氨酸磷酸化信號通道偶聯的雙功能蛋白缺失引起的生長停滯和衰老,有趣的是,p53失活也恢復了細胞漿和鉻氨酸磷酸化信號通道偶聯的雙功能蛋白缺失細胞的低煙酰胺腺嘌呤二核苷酸/煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的還原態,還原型輔酶比率。總的來說,結果表明細胞漿和鉻氨酸磷酸化信號通道偶聯的雙功能蛋白缺失細胞中的p53或p21/RB途徑失活增加了低煙酰胺腺嘌呤二核苷酸/煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的還原態,還原型輔酶比率,以維持繞過衰老的細胞的氧化代謝。
整體而言,莉莉證明了繼發於線粒體功能障礙的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸代謝改變可以通過先前未被識別的代謝循環來補償,複合物中每種酶的活性中心的接近可能通過每種底物的擴散或通道化加速代謝通量。
各項研究表明,氫化物轉移複合物通過繞過或促進逃避細胞衰老而在腫瘤形成中發揮作用。氫化物轉移複合體的酶複合體酶的表達足以使原代小鼠成纖維細胞與致癌腎素-血管緊張素系統協同轉化,因此在功能上相當於p53的缺失,由於氫化物轉移複合體的酶複合體酶被p53抑制,研究進一步證明,控制代謝是p53的主要腫瘤抑制功能。
氫化物轉移複合體的酶複合體提供兩種轉化功能:依賴煙酰胺腺嘌呤二核苷酸再生的永生化和依賴還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸生成的抗氧化活性。這些功能對於缺氧條件下的細胞存活或在乳酸中生長的不能利用乳酸脫氫酶反應再生煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的細胞也很重要。氫化物轉移複合體的酶複合體酶在包括小鱗狀肺癌和前列腺癌在內的幾種癌症中的表達呈正相關。
這項研究也有一些局限性,莉莉表示,p53失活后維生素K依賴性蛋白,屬絲氨酸蛋白酶,由肝臟合成,在血漿中以無活性的酶原形式存在,被凝血酶激活為活化蛋白。重新定位到胞漿的機制仍然未知。儘管莉莉能夠在體外顯示氫化物轉移複合物形成的證據,但複雜的組裝效率相對較低,這表明重組蛋白可能缺乏有助於穩定氫化物轉移複合物複合物的翻譯后修飾。
莉莉提供的證據表明絲氨酸蛋白酶、重組蛋白和四聚體蛋白是氫化物轉移複合物的核心,但卻無法估計它們的精確化學計量比。重要的是,至少有一些氫化物轉移複合物包含在大於1丙二醛的複合物中,這表明可能還存在其她成分。
而能否長生,莉莉也不是很確定,於是發現四足類生物軟骨細胞的細胞核中保存了細絲狀的染色質,從而證明四足類生物骨骼中的有機物質,至少在軟骨細胞中還存有生物本身的有機分子。
多細胞生物具有許多優勢,細胞為了一個共同的目標結合在一起,這種數萬億計細胞的結合,使生物擁有複雜的身體結構,例如代表智慧的大腦。
多細胞生物體易患癌症,甚至最初的三葉蟲也可能是癌症易感染體。
但是成為多細胞生物也是付出代價的,這種代價之一就是出現癌症!當多細胞體出現問題,腫瘤細胞失去感知周圍環境並與附近細胞合作,開始不受控制地生長並逐漸失去功能,在身體中不斷擴散和生長,破壞器官功能最終導致死亡。
最初癌細胞表現得像吵鬧的嬰兒一樣,忽視了周圍還有其它細胞在努力工作的事實,癌細胞不會恢復正常工作模式,它們就像一個原始單細胞生物體,具有原始細胞的某些特徵,例如:腸道內壁等部位的細胞,正常情況下都是原位工作,但是當身體出現癌變,這些細胞就會移動和擴散,像單細胞生物一樣。
如果癌症從複雜生命開始時就存在,為什麼生物還沒有進化出抵抗癌症的能力?因為多數癌症出現在生育期之後——生物體將遺傳基因傳遞至下一代,這意味着晚年易患癌症的遺傳基因也可以傳遞給後代。
癌症在進化過程中是隱藏的,對於癌症,進化並未完全鬆懈,生物身體有許多策略預防癌症,所有多細胞生物體都有腫瘤抑制基因,它是阻止細胞異常增殖的關鍵基因之一。
動物的細胞越多,出現癌變的概率就越大是不完全正確的。如果癌細胞一直潛伏着,直到生育年齡結束,但雌性在更年期結束後患癌症的幾率並不會大幅提升,這是一個非常複雜的過程,這可能是長壽和抗癌的原因之一。
由此,莉莉將改良過的抗癌藥劑注入生物體內,之前的永生假設,癌細胞無限繁殖,如果可以供給癌細胞足夠的營養,生物就可以存活,永遠不缺營養,就可以永遠存活,那麼,莉莉有一個問題,癌細胞佔據身體,一旦受傷,流血,就無法癒合了,沒有紅細胞和白細胞,傷口無法癒合,血液無法止住,身體只會腐爛。
改良過的抗癌藥劑比預期的要好,一隻患癌的四足生物開始只是痛苦的抽搐,慢慢安靜,接着陷入沉睡,在這期間身體裏的癌細胞已經死亡了大半,因為腦細胞無法維持,於是被迫進入休眠狀態。
等到太陽落山的時候,四足生物完全清醒,實驗成功了,只是還需要再測試一段時間,於是利用伊斯留下的可控時光機器,十年,二十年,五十年身體竟然沒有一點衰老的跡象,一般的四足生物只能存活二十年,而抗癌的四足生物竟然存活了五十年,於是莉莉變本加厲,調到了一百年,果不其然,四足生物開始衰老,但是沒有死亡,於是莉莉調到了一百一十年,這一次,四足生物開始死亡。但是這一期間還是需要進食的,沒有足夠的營養供給,生物無法存活。
實驗結束,莉莉將這一手稿記載下來,並開始大規模批量生產,以延長所有生物的壽命,莉莉的身體構成和地球的生物身體結構不一樣,能夠延長莉莉壽命的葯,不一定能延長地球生物的壽命。
莉莉發現了一個可怕秘密,莉莉認為線粒體曾經是獨立的單細胞生物,它們被更大的細胞吞噬。它們沒有被消化,而是定居下來,與宿主發展了互利的關係,最終促成了更複雜的生命的興起。
經過不斷的進化,線粒體基因組縮小了。細胞核現在擁有細胞絕大部分的遺傳物質,甚至包括決定線粒體功能的基因。罕見變異會的導致致殘的疾病,逐漸破壞患者的大腦、肝臟、心臟和其它關鍵器官。
線粒體通過一系列化學反應使電子通過細胞膜而產生能量。這個過程的關鍵是一系列的蛋白質複合物、嵌入線粒體內膜的大蛋白球。線粒體的所有剩餘基因都以某種方式幫助產生能量。但研究小組發現,如果一個基因產生的蛋白質是這些複合物中的一個複合物的核心,那麼它就更有可能留下來,負責更多外圍能量產生功能的基因更有可能外包給細胞核。
莉莉說“將這些基因保持在線粒體內可以讓細胞單獨控制線粒體,因為關鍵蛋白質是在線粒體本身產生的。”這種局部控制意味着細胞可以更快、更有效地調節單個線粒體的能量產生,而不必對其所含的數百或數千個線粒體進行徹底的改變。例如,不正常的線粒體可以單獨維修,而不是觸發一個覆蓋整個細胞的反應,而這可能導致其它一些東西失去平衡。
如果說線粒體與人體細胞甚至是地球上的所有生物細胞之間是宿主關係,那麼,這就意味着包括人類在內的所有生物,體內都藏着大量的遠古生物!
而莉莉也在研究如何消滅藏在生物體內的古生物,倒不如說殺死寄生蟲的方法。
有意思的是,寄生蟲從寒武紀到泥盆紀經過漫長的進化,有上千種分支,不同的生物體內的寄生蟲都是不一樣的,環境是生物進化的要素之一,生活在火山地區的寄生蟲,具有耐高溫特性,生活在深海的寄生蟲,具有耐壓力,耐缺氧,耐低溫的特性,生活在天空上的,則具有可飛行特性,環境不同,變異也不同,甚至顏色也不一樣,身體結構也不一樣。
莉莉有過一個猜想,讓寄生蟲寄生,可以擁有寄生蟲的能力,於是進化的另一方向,可控進化,而生物自然進化的是不可控的。
首先,寄生蟲是真核生物,莉莉認為能操縱宿主行為的寄生蟲可能會促進人類大腦的進化。
許多寄生蟲為了提高自身的繁殖率和傳播率,會操縱宿主的行為。弓形蟲會搭乘四足生物的順風車,導致它們腦部杏仁核中細胞發生表觀遺傳學變化。這些變化會使四足生物不再厭惡甚至接近魚類,使得弓形蟲能寄生在魚體內。而只有寄生在魚體內,弓形蟲才能繁殖。它也可以感染生物,在感染生物后,它們無法生殖,但可能會改變生物的行為。
莉莉認為存在更早水蛭病毒會促使感染者分泌更多的含病毒的唾液,並使感染者產生恐水症,增加它們的攻擊行為和咬人的可能性,進而通過這種途徑傳播。此外,許多已知的性傳播病原體會操縱宿主的性行為。
因此莉莉有理由認為,大腦在進化過程中會產生一些保護性的對抗措施,能抵抗寄生蟲對人類的操縱。這也幫助大腦塑造出驚人的、極其複雜的中樞神經系統。宿主演化出的對抗寄生蟲操縱的方法主要有四種:限制寄生蟲入腦、增加神經操縱的難度、增加信號傳播的複雜性、提高大腦自身的韌性。
高等生物能通過一些方式將寄生蟲阻擋在中樞神經系統之外,這種限制入腦的方式對除了寄生蟲以外的其它病原體也適用。其中,血腦屏障是由物理和化學防護構成的第一道防線。
然而,寄生蟲已經進化出一些能力,能在動物的腦部外控制宿主的行為:一些寄生蟲會製造像多巴胺一樣能改變行為的物質,並將其釋放到血液中。其中一些物質影響宿主體內的激素分泌,而其它的物質則能激活特定的免疫應答,使其操縱宿主的行為。莉莉還表示許多寄生蟲已進化出能通過血腦屏障的能力,能進入動物的腦部。
一些寄生蟲能釋放某些化學物質,改變宿主的行為。而宿主也會作出相應的反應,通過提高誘導一些反應所需的神經化學物質的數量,增加寄生蟲的代謝成本。由於宿主體型通常更大,這些變化完全可以完全忽略,但對於寄生蟲來說卻是相當大的負擔。
莉莉補充說:“由於現今寄生蟲對宿主神經活動的操縱大多是間接的,因此在大腦早期進化階段,這種通過增加信號傳遞成本的策略或許已經得到了充分的使用。如果這些對策如此有效,迫使大多數寄生蟲不得不採取間接策略,那麼對宿主來說,這種策略反而會變成一種負擔。如果是這樣的話,這個策略最終也被淘汰掉了。”
在中樞神經系統中,神經元之間、神經網絡之間以及大腦和其它器官之間的信號傳遞主要通過神經活性物質來實現。寄生蟲能通過產生強制性信號或劫持信號通路,來改變宿主的行為。但這種策略往往需要破解宿主內部信號傳遞的密碼。
寄生蟲更難破解更複雜的信號密碼。例如,宿主能通過不同的神經化學物質的聯合作用增加信號傳遞的複雜性,或者特定的時間內釋放某些神經活性物質。此外,增加信號分子及其受體的數量與種類,也可以增加信號傳遞的複雜性。更精細的內部信號會增加寄生蟲破解密碼的時間。從適應性的角度來看,這可能會限制寄生蟲,促使它們演化出其它的操縱手段。
增加神經系統的穩健性基本上等於控制寄生蟲的危害程度。高等生物傾向於以這樣的方式進化,也就是即使在被寄生蟲攻擊時,也能維持正常的行為和大腦功能。當機體產生特定的免疫應答時,往往意味着被寄生蟲感染了。
在很大程度上,這些穩健性的適應措施,更有可能使宿主體內產生“由感染觸發的可塑性反應”。也就是,無論病原體是否存在,大腦的生理狀態和行為都能達到最好的狀態。莉莉表示宿主在進化出應對策略時,也會存在一定的限制,這可能與宿主自身的新陳代謝水平、能量的來源和體型有關。例如腦體積更大的個體更有可能進化出高水平的複雜的保護措施。這是為什麼昆蟲更容易被寄生蟲操縱。
莉莉表示:“通過精神藥物治療精神病癥狀就是一種通過藥物改變行為的方式——這也是操縱型寄生蟲所做的。儘管兩者的目的並不相同。”因此,機體對寄生蟲攻擊產生的適應性反應,也可以解釋為什麼某些患者會對抗抑鬱葯產生耐受性。
就像寄生蟲一樣,當藥物試圖改變個體的行為時,穩健的神經系統可能會消除被藥物改變的行為模式。“這種可能性是值得考慮的,至少有一些反應性機制會專門用於檢測和響應寄生蟲入侵,”莉莉寫道,“如果是這樣,一般的藥物治療可能像寄生蟲一樣觸發這些防禦性反應。”她補充說,這些防禦性反應可能能抵禦寄生蟲感染,但不利於精神病治療。
對此,莉莉有一個非常大膽的想法,一種機器,用來研究寄生蟲的結構原理,通過模仿寄生蟲的方式,也同樣的可以讓人擁有寄生蟲的能力,當然,紫外線是存在的,肉眼看見的,但是大部分總是說肉眼無法看見,因為人在進化了的漫長歲月里繼承下來的上千種感官,通常人們只認為觸覺、嗅覺、味覺、聽覺和視覺以及身體觸碰,感受到的才是感官,這是錯誤的。
一種特殊的感官海馬體佔據大腦的空間比例很小,一直被認為功能相對被動。海馬體的功能主要是記憶和空間定位。海馬體受損,會導致一些早期癥狀包括短期記憶力衰退和定向障礙。認知障礙症和其它形式的痴呆症已證明會影響和破壞大腦中這一區域的功能。海馬體也和其它疾病如癲癇症、精神分裂症、短暫性整體遺忘症和創傷后壓力症等有緊密關連。
莉莉創造的機器以低頻活動刺激海馬體,能提升大腦皮層的功能活動,可增強視力、聽力和觸覺等感官反應達20%,且有持續效果;同時,海馬體本身的記憶和定位導航功能也有類似提升。
這是唯一喚醒身體上千年進化繼承下來是沉睡的上千種感官的辦法,比如開天眼,就可以看到常人看不到的東西,鬼神之類的,它們一直都存在,只是看不見。只要喚醒了沉睡的感官就可以看到,天眼也可以再次沉睡,之後就看不到了,打通任督二脈,就可以獲得強大的力量,這是武學公認的,任督二脈是身體中沉睡的穴位,一直存在,根據沉睡程度不同,難度也不一樣,如果沉睡程度輕,很容易就能喚醒,沉睡程度嚴重,努力一生都喚不醒,而程度輕的萬中無一,就像睡覺一樣,剛睡覺的可以喚醒,半睡半醒的也能喚醒,而進入夢鄉的,想將他從睡夢中喚醒則更難一些。
莉莉認為海馬體在過往被認為只是被動的腦組織,此次研究結果則推翻了這一看法。她說,海馬體有着主導大腦皮層在感知等多方面表現的重要功能,為了解大腦如何運作以及100%破解的研究帶來重大突破。
人們讀到、聽到或學到的“事實”會經過三個主要步驟成為記憶:獲取、存入、讀取。
信息通過海馬體等區域被編碼轉成長期記憶,首先是信息獲取階段,每種感官體驗都會激活大腦特定的區域。為了形成長期記憶,這些感官體驗會經由大腦中的海馬體進行增強,並受到能夠強化帶有強烈情感體驗的大腦杏仁核的影響。信息首先到達短期記憶處理中心,這是一個存儲幾秒鐘到幾分鐘記憶的區域。然後,信息通過海馬體等區域被編碼轉成長期記憶,最終被保存到大腦幾個記憶儲存區域。海馬體對記憶進行編碼的方法可能是通過加強感官體驗發生時建立的突觸連接。一旦記憶被編碼,它就能夠被記住和提取。
後來,莉莉開始了對腦區域海馬體的進一步研究,甚至嘗試精準定位特定腦細胞,改變細胞功能,從而實現對記憶的影響,或者說改變記憶,比如減少關於痛苦的記憶,增加關於歡愉的記憶。
錯誤記憶誕生,對記憶進行編輯是從腦神經科學的角度來研究的,但人類為何會產生錯誤記憶卻可以從心理學角度來研究。
莉莉研究人的記憶偏差現象,她認為這是因為記憶的第一步——信息獲取階段很容易被干擾,一些錯誤因素影響了人的記憶。
記憶並不全是可靠的,通過藥物和身體精神壓力灌輸大量虛假資料來改變間諜或士兵的記憶。
莉莉認為,通常我們認為越是能仔細描述情況,越是能接近事實,但是在記憶上並非如此,我們的記憶並不是被動複製外在信息,然後取出來那麼簡單,而是一直會重組一些信息,做出新的記憶來。更可怕的是,如果受到誘導式提問的暗示,重組記憶,會讓本人堅定認可一個虛假事實,由此形成的虛假記憶會導致罪案確定領域出現嚴重問題。