Nature子刊：癌细胞或能形成保护性“酸壁”抵御机体免疫细胞狙杀

Nature子刊：癌细胞或能形成保护性“酸壁”抵御机体免疫细胞狙杀

近日，一篇发表在国际期刊《自然·生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）上的研究论文揭示了一个令人惊讶的发现：癌细胞能够形成一道“酸壁”，有效抵御免疫细胞的攻击。这一发现为癌症治疗开辟了新的研究方向。

这项研究由德克萨斯大学西南医学中心等机构的科学家完成，研究团队通过实验发现，癌细胞释放的酸性物质比之前认知的浓度要高得多，这种极端的酸性环境能够有效阻碍免疫细胞对肿瘤的攻击。

研究者Jinming Gao表示，这一发现揭示了癌细胞周围存在一种此前未被认识到的极端细胞外酸性现象。虽然科学家们早已知道肿瘤是酸性的，但普遍认为这种酸性环境不足以对癌细胞产生显著影响。然而，新的研究发现表明，这种酸性环境远比之前想象的更为极端。

几年前，研究团队开发出一种名为pegsitacianine的纳米颗粒，这种颗粒能在特定酸度水平下发出荧光。在pH值为5.3时，这种纳米颗粒能在肿瘤中发出明亮的荧光，这一特性使其成为图像引导癌症手术的有效工具。2023年，pegsitacianine获得了美国FDA的突破性疗法认证。

为了探究这种纳米颗粒为何能在肿瘤中发出荧光，研究团队利用pegsitacianine探针对来自多种人类和小鼠癌症类型的单一细胞样本进行成像，包括肺癌、乳腺癌、黑色素瘤和胶质母细胞瘤。实验结果令人惊讶：探针在癌细胞一侧显现出荧光，而在另一侧则无明显信号，这表明癌细胞内部酸性分布存在显著极化现象。

进一步的研究发现，这种局部酸性主要来源于癌细胞摄取葡萄糖后产生的乳酸代谢废物。当在肿瘤组织中进行类似实验时，成像研究结果表明，癌细胞会优先将酸从邻近的癌细胞中抽走并泵入细胞外环境，从而在肿瘤边缘形成一种更高酸度的区域。

对来自人类肿瘤的样本进行分析后，研究者发现，在肿瘤中这种酸壁几乎没有CD8+ T细胞（一种能抵御癌症的已知免疫细胞类型）。当研究人员在酸化至5.3的培养皿中培养癌细胞和CD8+ T细胞时，癌细胞依然生机勃勃，而CD8+ T细胞则会在3小时内死亡。这一结果有力证明，极度酸性环境不仅能够有效阻挡免疫细胞对肿瘤的进攻，而且对癌细胞自身并无显著损害。

这一发现为癌症治疗提供了新的思路。研究者指出，未来的治疗性策略可能会重点关注将乳酸转化为乳酸盐，以促进免疫攻击。此外，研究人员还可以探索利用肿瘤酸度差异的其他潜在疗法，如研发能依据本文所揭示的较高酸度特性释放化疗药物的pH敏感载体。

这一研究不仅揭示了癌细胞酸性极化的全新现象，更为科研人员指明了多个亟待深入探索的研究方向：如何解析癌细胞精确调控酸分泌极化的机制，这些细胞如何适应并耐受足以杀伤CD8+ T细胞的酸性条件，以及如何针对性地抑制酸分泌，从而助力T细胞更有效地清除癌细胞。这一系列前沿发现无疑将为人类抗击癌症的征程开启崭新篇章。

参考文献：
Feng, Q., Bennett, Z., Grichuk, A. et al. Severely polarized extracellular acidity around tumour cells. Nat. Biomed. Eng (2024). doi：10.1038/s41551-024-01178-7