德克萨斯大学西南医学中心的科学家在一项新研究中揭示,癌细胞释放的酸浓度远超此前认知,形成一道“酸墙”,能够阻止免疫细胞攻击肿瘤。该研究发表于《自然生物医学工程》,可能为开发改变肿瘤微环境酸度的新疗法铺平道路。
研究负责人、Harold C. Simmons综合癌症中心及生物医学工程系教授金明高博士指出:“这项研究揭示了一种以前未被识别的极化细胞外酸度,普遍存在于癌细胞周围。”近一个世纪以来,科学家已知肿瘤呈酸性(pH低于7),但通常仅略低于正常组织(如人体肌肉静息pH约7.4,肿瘤平均pH约6.8)。然而,金博士团队设计的pH敏感纳米粒子——pegsitacianine,在pH 5.3时发光,却在肿瘤中发出强烈荧光,提示肿瘤局部酸度可能远高于平均值。
为探究原因,团队利用该探针对多种人类和小鼠癌细胞(肺癌、乳腺癌、黑色素瘤、胶质母细胞瘤等)进行单细胞成像,发现癌细胞一侧发光而另一侧不发光,表明酸度呈极化分布。这种酸度源于癌细胞代谢葡萄糖后分泌的乳酸。在肿瘤组织中,成像显示癌细胞将酸优先泵入细胞外环境,在肿瘤边缘形成高酸度区域。人类肿瘤样本进一步证实,这种酸性壁内几乎无CD8+ T细胞——一种关键抗癌免疫细胞。体外实验表明,在pH 5.3的培养皿中,癌细胞存活而CD8+ T细胞三小时内死亡,提示严重酸度可抑制免疫攻击而不伤害癌细胞。
金博士实验室此前发现乳酸(乳酸的碱式形式)能增强免疫细胞活性,而乳酸本身起相反作用,因此未来治疗策略可能聚焦于将乳酸转化为乳酸盐以促进免疫攻击。此外,基于肿瘤酸度的疗法(如pH敏感药物载体)可能需要根据本研究揭示的更高酸度进行调整。金博士表示,该发现将推动多项新研究,包括癌细胞极化酸排泄的机制、癌细胞耐受高酸度的原因,以及如何抑制酸排泄以增强T细胞杀伤力。