城大年輕學者研究獨特免疫細胞 冀找出癌症免疫療法和疫苗

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免疫治療在對抗癌症方面近年漸露頭角,雖仍在起步階段,但已為許多癌症患者帶來了希望。香港城市大學(城大)生物醫學系的一位年輕學者,便致力研究一種於人體內數量稀少的免疫細胞,探索它引發對抗癌症的免疫機制,終極目標是研發出可適用於不同癌症的新一代免疫療法和疫苗。她憑有關研究近日獲得裘槎基金會前瞻科研大獎」。

城大今次是首度有研究人員獲頒裘槎基金會「前瞻科研大獎」,而且好事成雙,有兩位研究人員同獲奬項,來自生物醫學系助理教授周筠庭博士是其中之一。她也是今次獲該奬的唯一一位女科研人員。

周博士對於獲獎感到十分榮幸,並說:「我於2014至2015年獲頒裘槎基金會博士後研究獎,我現時對免疫系統研究的基礎其實就是由那時候開展。感謝裘槎基金會多年來對我的支持和信任。」她亦感謝城大和生物醫學系對其科研項目在資源上的大力支持:「我們團隊數月前購入一部香港獨有的儀器,可以拍攝單一細胞的高清影像,方便我們分析比對。」

plasmacytoid dendritic cells
周博士與研究團隊會用這部城大獨有的儀器,取得漿細胞樣樹突狀細胞的影像,然後加以分析。而她與團隊的研究剛進入動物測試的階段,她形容是「漫漫長路」,但期望早日開發出新型癌症免疫療法。

 

刺激自身免疫系統對付癌細胞

周博士的研究主要圍繞人體對癌症產生免疫反應的機制。她說:「其實人體的免疫系統是一個非常強大和了不起的防禦系統,每分每秒都與不同的病毒和細菌打仗。」她指出,雖然目前科學家已知道免疫系統對不同感染的反應為何,例如抵擋病毒與抵擋細菌的方法極為不同,但對於癌症的反應,相對上則所知較少。

她進一步指出,癌症是因細胞出現變異而誘發,而「其實細胞變異在人體會不停發生,只是一般來說免疫系統都可以控制那些變異,令人體不發病。癌症正是免疫機制崩潰時才會病發」。

因此,她的研究目標是要找出免疫系統如何對抗癌細胞,以及促使免疫系統崩潰的原因,從而找出方法刺激、「喚醒」免疫系統去打仗,以對付癌細胞。周博士解釋說:「靠自身的免疫系統『打仗』,病人可以免於受一般癌症治療過程如電療、化療等引起的有害副作用之苦。因為即使用標靶抗癌藥,仍然會殺死很多非癌變的健康細胞。」她強調,免疫系統有記憶,會牢記「打勝仗」的方法,所以即使癌症復發,免疫反應會更快、更強,甚至有機會令病人對該種癌症「終生免疫」。不過她坦言,癌細胞會不停變異以逃避免疫系統的追捕,所以免疫系統也要不停「學習」或者「更新」。

喚醒免疫系統擊敗癌細胞

為找尋喚醒免疫系統擊敗癌細胞的方法,周博士在城大設立了實驗室深入研究,結合多個生物醫學範疇的概念與技術,包括分子和細胞生物學、癌症生物學、免疫學、基因組學、細胞和動物模型、系統生物學,以剖析調節抗癌免疫反應的分子路徑與基因調控網絡,從而控制細胞的行為,以及探究負責調節抗癌免疫反應的細胞的相互作用。

周博士這次獲「前瞻科研大獎」的項目,其研究重點便是一種獨特的免疫細胞,叫「漿細胞樣樹突狀細胞」(plasmacytoid dendritic cells, pDCs)。她解釋,科學家們都知道pDCs對抵抗病毒感染很重要,但沒有特別研究對其他感染的反應。然而,她和團隊卻發現,原來pDCs也有其他免疫反應通路(immune pathways),不同的刺激會誘發基因組的改變,因而使細胞作出不同的反應,可以對抗不同的感染,包括在對抗癌細胞方面,亦有重要角色。

她表示,近年不同的研究已顯示,腫瘤內能找到pDCs,而且在動物測試中發現,pDCs可以令有癌症的動物的存活率提高。在此基礎上,她希望探究出pDCs如何找出和對抗癌細胞的運作機制。

plasmacytoid dendritic cells
最左邊灰色一行的是漿細胞樣樹突狀細胞的顯微鏡影像,其他的影像為不同蛋白質於該細胞內的分布。此圖顯示漿細胞樣樹突狀細胞在加入名為R848的化療藥物後,以及它們於自然狀態時(unstim)的不同反應。(周筠庭博士提供)

 

集中研究香港發病率高的肝癌和乳癌

她又指,要研究pDCs首先要把它們從血液中分離出來,但它們數量十分稀少,佔血液細胞的不足1%,因此單是分離出pDCs已經困難重重。另一挑戰是免疫系統對不同癌症的反應截然不同,她目前將注意力集中在肝癌和乳癌上:「因為這兩種癌症在香港的發病率都甚高。」團隊下一步會與香港本地醫院合作,取得病人的癌細胞組織樣本研究,以印證團隊的實驗結果,並測試用不同方法以刺激免疫系統,再評估治療癌症的成效。

plasmacytoid dendritic cells
周筠庭博士與研究團隊,左起林敬富、周博士、王美君、Eunice Dotse以及Kevin Julio Wijanarko。

 

除了藥物治療,她和團隊亦會研究相關疫苗。她說︰「傳統疫苗透過注射已死或變弱的細菌或病毒,使免疫系統產生記憶,我們能否將同樣的策略應用於對抗癌症?例如注射已死或變弱了的癌細胞,去教育免疫系統?這也是我們的研究方向之一。」

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周博士指出在外國已臨床應用的其中一款免疫治療,用以治療淋巴癌和血癌,做法是先抽取並基因改造患者體內的T細胞,令它能辨別及殺死之前未能辨識的癌細胞。這些T細胞會輸回患者體內,以便更準確地找出並殺死癌細胞。

 

周博士對pDCs的研究始於美國華盛頓大學,當時她以博士後的身分從事病毒免疫研究。此前她於加州大學柏克萊分校攻讀分子及細胞生物學博士學位,重點研究免疫學。她在2018年自美國回流香港後,加入城大生物醫學系繼續其研究。 

由於表現優秀,周博士在學術研究生涯中多次獲獎,包括2008-2009年美國國家科學基金會研究生研究獎計劃榮譽獎、2012年美國國家衞生研究院研究生研究會議獎及2015-2018年美國國家衞生研究院Ruth L. Kirschstein 國家研究服務獎博士後獎(F32)。這次周博士獲頒發的「裘槎前瞻科研大獎」,旨在選出少數才華橫溢及具國際競爭力的科學家,讓這批「明日之星」在研究事業初啟時獲得支持,以發展個人專長,參與創新研究工作並為香港的教育與研究作出貢獻。得獎者可獲最高500萬港元的獎金,作為五年間的研究經費。城大的另一位得獎者是化學系的助理教授郭駿傑博士。

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