反对声中的新途径
20世纪60年代初,年轻的哈佛医学院研究生福尔克曼在一家海军医学中心工作,研究开发供航空母舰上医院输血用的血液替代物。
在一次实验中,福尔克曼偶然发现,植入实验兔甲状腺的肿瘤细胞停止生长,虽然它们体积较小,但已进入蛰伏、停滞状态。但肿瘤被植入另一只兔子体内时,又开始迅速生长。这一现象引起了福尔克曼的注意。
他猜想,肿瘤在生长到2~3立方毫米时,为了进一步生长需要形成自身血管,肿瘤引入血管的方式是释放因子,刺激附近的血管萌发新生毛细血管。在之后的40年中,福尔克曼继续沿着他的“血管再生”的思路进行研究,希望能找到肿瘤转移及其控制的答案。其间,他受到很多非议和讥讽。30年后,他在回顾这段历史时说道:“我那时太年轻,在提出假想前没有预计到一个不能立即被证实的理论会遇到如此大的麻烦。”
要寻找刺激新生毛细血管朝向肿瘤生长的因素,必须先在实验室里培育出内皮细胞。经过5年的努力,福尔克曼小组培养出脐带的内皮细胞,为研究、确定刺激新生血管生长的因素奠定基础并提供条件。
福尔克曼的设想
几乎所有的人体组织都需要血管提供营养,以维持其新陈代谢和生理功能,但人体软骨是一种没有血管的组织。福尔克曼注意到,胎儿初期的软骨中有血管助其生长,但后期软骨中血管开始萎缩,直至消失。他想到,软骨是否有一种内在特性导致这种情况。也就是说,因为这种特性阻止了血管再生。
福尔克曼的2名助手,从老鼠软骨瘤中提取出一种复杂的蛋白质液体,其有促进内皮生长的作用,后被分离出活性成分并命名为“血管内皮生长因子”。
1985年11月,福尔克曼实验室的一位生物学家,偶然发现真菌提取物可抑制鸡胚胎中小血管的生长。后来据此生产出一种化合物——TNP——470,动物实验能抑制多种肿瘤的生长。此后美国临床试验表明,其与化疗或放疗联合应用有很好的疗效。
1987年美国癌症研究学术会议上,芝加哥西北医学院的分子生物学家鲍克女士,因新高跟鞋穿着不舒服,想找个地方歇歇脚,巧的是,福尔克曼恰好在那儿作关于血管生成的学术报告。鲍克立即被福尔克曼的肿瘤新生血管生成的理论所吸引。她回去后,把自己的研究重点转向血管生成。不到2年时间,她和同事们发现了从肿瘤中提取的血管生成抑制剂。
鲍克的发现解开了福尔克曼有关肿瘤蛰伏之谜,这启发了福尔克曼研究原发性肿瘤和转移灶生长的关系。后来,福尔克曼发现了被称为血管增生抑制素的内皮细胞生长抑制物,并证明其能抑制肿瘤转移。
福尔克曼在众人的怀疑和反对声中,持之以恒地坚持研究30余年,不但证实和扩展了他原来的设想,还探索出一条抗癌的新道路。最后,他的发现受到广泛赞誉,被称为划时代的发现。如今,至少有24种血管生成抑制剂在美国100多个医疗中心进行检测,其中“阿瓦斯丁”已被批准用于临床治疗肠癌、乳腺癌和肺癌,每年销售额达几亿美元。随着有关肿瘤血管生成研究的进展,研究人员希望通过检测血液中血管生成分子水平的增高来早期诊断癌症。
很多重要的抗癌药物是从意料之外的来源发现的:化学战(氮芥)、营养学研究(甲氨蝶呤)、民间传统医学(长春花)、细菌学研究(顺铂)、生物化学研究(性激素)、血液学研究(抗血管新生抑制剂)等。敏锐的观察力、活跃的开放性思维、非凡的创造力以及全面的知识结构始终是科学家们必备的素质。过去如此,未来仍将延续。医学的进一步发展需要各临床学科以及生物化学、生理学、药理学、微生物学、病理学、寄生虫学、组织胚胎学等基础学科的协调发展。
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