啟動機體防御機制
——利用患者自身免疫系統來對抗癌癥

咸孟飛 馬晉平/編譯

啟動機體防御機制
——利用患者自身免疫系統來對抗癌癥

咸孟飛 馬晉平/編譯

T細胞攻擊：彩色掃描電子顯微照片（SEM）顯示T淋巴細胞（淺色）結合到癌細胞抗原上。研究人員能否利用患者自身免疫系統的殺傷力來治療癌癥呢？

● 繼化療、放療后，在腫瘤療法的創新上，研究人員正在探索多種免疫療法的治療效果，如阻斷免疫檢查點、過繼性T細胞轉移聯合治療，或腫瘤疫苗和細胞因子聯合給藥等。相信在可預見的未來，免疫療法將對腫瘤患者的生存產生深遠的影響。

一百多年前，美國骨外科醫生威廉·科萊（William Coley）對一位面部肉瘤的患者進行了手術切除（切除了大部分瘤體），術后，患者發生了化膿性鏈球菌感染，不久惡性肉瘤奇跡般地消失了。七年后，科萊在一次隨訪時發現他仍然活著，也沒有任何癌癥復發的征象，科萊在驚訝地同時，猜測這位患者可能是由于細菌感染導致的免疫反應發揮了重要的抗癌作用。隨后他又為十幾例無法進行手術切除的腫瘤患者注射了鏈球菌，不出所料，發生感染的患者中，只有一位患者腫瘤沒有任何變化，其余患者的腫瘤均不同程度地縮小。

隨后，科萊便開始了滅活細菌抑制腫瘤作用機理的實驗，希望該細菌在激活免疫系統的同時避免致命的感染。結果發現，通過注射滅活細菌可以使發生于骨骼、肌肉和脂肪組織的惡性腫瘤（肉瘤）完全消退。1936年科萊去世。不幸的是，隨著放療應用的逐漸普及和化療的出現，他的大部分研究也逐漸被淡忘。

如今，利用免疫調節治療癌癥又被重新提上日程。免疫治療不同于化療和放療，后者是直接殺死癌細胞，而免疫治療是通過增強人體的正常免疫機制，增加機體對抗腫瘤的能力。免疫治療包括引進復合物直接刺激免疫細胞，加強免疫細胞反應，或通過一種合成蛋白模擬正常免疫反應復合物，加強機體的免疫反應。2013年，《科學》雜志將“腫瘤免疫治療”列入“年度科學突破”之首。目前，市場上已存有少數治療癌癥的藥物，各期臨床試驗也研究出了幾十種前景樂觀的療法，與上述治療方法相比，免疫治療或將徹底改變腫瘤的治療方式。

免疫反應的力量

人體免疫系統分工布局精細，能夠持續的監測機體環境并保護人體免受感染。人體免疫系統由兩個組成部分：先天性免疫和適應性免疫，兩者相互協調共同對抗感染。更重要的是，免疫系統能對感染過的病原體產生記憶。先天性免疫系統的巨噬細胞和嗜中性粒細胞受到如常見微生物肽、表面分子或基因序列等危險信號的刺激，會激發機體的免疫機制迅速抵御外來入侵者。同時，適應性免疫B細胞產生特異性反應，產生抗體識別并清除病原體。已攝入病原體的固有免疫細胞活化抗原特異性T細胞，進一步提高機體的免疫應答。B和T細胞可以產生持久的記憶，對再次入侵的相同病原體產生更迅速、更敏捷的反應。

20世紀60年代和70年代期間，美國紀念斯隆-凱特琳癌癥中心（MSKCC）的路德維希癌癥研究所（LICR）的勞埃德·奧爾德（Lloyd Old）重燃了人們對腫瘤免疫治療研究的興趣。他發現，腫瘤細胞的表面抗原與正常細胞不同，這就是所謂的“腫瘤相關抗原”。他試圖以此為基礎探索治療腫瘤的疫苗，激活腫瘤特異性的免疫反應。1980年代，繼奧爾德之后，美國國立衛生研究院(NIH)的史蒂文·羅森伯格（Steven Rosenberg）也證實了這一點。羅森伯格利用細胞因子激活免疫系統來治療癌癥。

最近，得克薩斯大學MD安德森癌癥中心免疫學主任詹姆斯·艾利森（James Allison）率先開創了免疫檢查點阻斷技術。他之前就職于MSKCC。為了確保免疫系統不會過度活化，導致引起組織損傷或攻擊機體，調節性T細胞和髓源性抑制細胞可以分泌抗炎蛋白或直接抑制促炎性免疫細胞。此外，被激活的免疫細胞其表面免疫抑制蛋白可以中和免疫應答。實際上，腫瘤很有可能利用這些抗炎通路，或通過刺激增加調節性T細胞或增加免疫檢查點蛋白的表達，來逃避免疫系統的識別。為了使免疫反應能順利的攻擊腫瘤，艾利森目前正著手開始研究新的技術來阻斷免疫檢查點。這些令人興奮的新療法能延長晚期惡性腫瘤患者的生命，如腎癌和惡性黑色素瘤。

腫瘤疫苗：大多數正在研發的腫瘤疫苗都涉及到腫瘤特異性抗原成分的注射，以加強免疫系統的腫瘤特異性免疫反應。其他諸如前列腺癌疫苗Sipuleucel-T，需要提取患者的抗原呈遞細胞（APC細胞），然后加入免疫刺激因子，將其與患者腫瘤抗原共同培養，為APCs在體內激活T細胞做好準備（截止 2014年 4月，FDA共批準了 3個針對癌癥的疫苗， 分別是 Cervarix、Gardasil、Sipuleucel-T，前兩個都是人乳頭瘤病毒（HPV）疫苗，不能說是真正的癌癥疫苗。而 Dendreon Corporation的 Sipuleucel-T是 FDA批準的首個癌癥治療性疫苗，2010年獲批上市用于轉移性去勢抵抗前列腺癌。其原理是采集患者抗原呈遞細胞（APC），用PAP-GM-CSF（前列腺癌抗原PAP與GM-CSF融合蛋白）激活，APC攝取PAPGM-CSF后加工成小肽片段并呈遞到細胞表面，注入患者體內可激活T細胞免疫應答——譯者注）

接種疫苗治療癌癥

局部注射的卡介苗（BCG）是由減毒的活牛分枝桿菌制成的抗結核疫苗。1990年，BCG已被批準用于治療膀胱癌。這是首個獲得美國食品和藥物管理局 （FDA）批準用于治療癌癥的免疫制劑。早在1929年，約翰·霍普金斯大學的雷蒙德·珀爾（Raymond Pearl）首次提出結核病感染或BCG可能有抗癌作用——活檢時發現活性結核病患者的癌癥發生率下降。50年代末，奧爾德進一步證實了動物模型注射BCG能減緩腫瘤的生長。隨后在70年代和80年代的研究發現，定期給患者腫瘤注射BCG可使膀胱癌消退，腫瘤生長減緩，其復發率降低12倍。在批準后的20年內，BCG仍然是非肌層浸潤性膀胱癌最有效的治療方法，治愈了70%的非肌層浸潤性膀胱癌患者。

減毒的菌株可以減緩腫瘤的生長，它通過攻擊腫瘤細胞及周圍細胞，引起免疫細胞的浸潤，促炎癥細胞因子的釋放，最終導致癌細胞被中性粒細胞和巨噬細胞吞噬。然而，炎癥反應在有效殺死腫瘤細胞的同時，也損傷膀胱粘膜的正常細胞，導致類似尿路感染的癥狀產生（如低燒和尿痛）。研究人員為此希望研制出一種新的疫苗，即通過結合腫瘤細胞的特有蛋白，從而激活全身腫瘤特異性免疫反應，避免局部注射的副作用。

不幸的是，幾乎沒有研究證實腫瘤特異性疫苗具有顯著的抗腫瘤活性。迄今，市場上只有一種腫瘤特異性疫苗——前列腺癌疫苗。該疫苗2010年由FDA批準作為治療轉移性前列腺癌的最后治療手段。生產前列腺癌疫苗，需要提取患者自身的抗原呈遞細胞（APC），經處理后回輸患者體內。在體外，APCs可以與免疫刺激因子和前列腺酸性磷酸酶（PAP）抗原一起培養（PAP是一種細胞表面蛋白，約95%的前列腺癌細胞表達）。在一項隨機對照試驗中，這種治療方法可以使非肌層浸潤的前列腺癌患者的總體生存時間延長四個月。

研究證實，全身性注射PAP抗原或其他腫瘤類似的特異性抗原——而不是離體治療的白血細胞亞群如前列腺癌疫苗——可以激活腫瘤部位的免疫反應。目前進行的幾百項臨床試驗，正在評估腫瘤疫苗是否可以激活腫瘤特異性免疫反應，對患者生存獲益。其中包括乳腺癌、肺癌、腎癌和黑色素瘤的Ⅲ期臨床試驗。

不要停止戰斗（左圖）：免疫檢查點阻斷療法可以阻止正常情況下免疫反應的中斷。利用結合到T細胞表面的蛋白，如細胞毒性T淋巴細胞抗原4(CTLA-4)或程序性死亡-1受體（PD-1）等分子阻斷免疫檢查點，這些分子通常在活化的T細胞表達，一般可抑制免疫反應。這種療法可以使免疫反應維持活性。T細胞過繼轉移（右圖）：在進行T細胞過繼轉移的過程中，將T細胞從病人的血液或腫瘤中分離出來，轉染病毒，使其表達腫瘤靶向嵌合抗原受體(CARs)，然后將轉移的T細胞注入患者體內后，就會攻擊癌細胞

阻斷免疫抑制作用

另一個令人興奮且發展較快的免疫療法是阻斷免疫檢查點療法。免疫檢查點是防止免疫系統過度激活的抑制通路：當機體認為免疫反應過強時，免疫細胞表面蛋白將活化并終止免疫反應。例如，細胞毒性T淋巴細胞抗原4（CTLA-4）通常位于T細胞膜內，當其表達于細胞膜外時，它將作為一個終止信號傳遞給免疫系統。

90年代中期，艾利森推測，暫時中斷CTLA-4的抑制作用或可增強免疫系統起到抗癌作用。在前臨床試驗研究中，他給小鼠皮下注射結腸癌細胞，待其形成結腸癌后，再往瘤內注射抗CTLA-4抗體，腫瘤可以完全消失。對早期惡性黑色素瘤患者進行臨床試驗，結果顯示該療法安全有效。2010年，一項大規模Ⅲ期臨床試驗表明，用人源單克隆抗體-易普利單抗（Ipilimumab，商品名為Yervoy）阻斷CTLA-4，能夠延長晚期黑色素瘤患者的總體生存時間。

然而，患者對Ipilimumab的敏感率較低，接受治療的患者中，只有約10%的患者瘤體縮小，18%的患者瘤體無變化但病情穩定。Ipilimumab是第一個可改善患者總體生存時間的藥物。通常情況下，患者從確診后開始接受傳統的化療，生存期大約為6～9個月。此外，對Ipilimumab敏感的患者，大多數生存期延長至兩年以上。2011年，FDA批準該藥用于治療晚期黑色素瘤，早期試驗參與者的后續隨訪研究顯示，一些患者的生存期可以延長10年。目前，Ipilimumab的Ⅱ期和Ⅲ期臨床試驗正在測試其能否治療其他癌癥，包括非小細胞肺癌、前列腺癌、腎癌和卵巢癌等。

Ipilimumab最常見的副作用與免疫有關，是由于藥物在免疫系統的釋放造成的。主要包括結腸炎，皮炎及肝炎，這些都是由于過度炎癥導致的。然而，由于Ipilimumab的反應率偏低，需要進一步地研究以改善這一現狀。

其中一個方法是阻斷其他的免疫檢查點，如T細胞表面的細胞程序性死亡受體1（PD-1）及位于APC的配體（PD-L1）。與CTLA-4類似，PD-1既表達于活化的T細胞表面，也在“耗盡”的T細胞表面表達，盡管后者細胞表面的病原體已經被清除。當PD-1結合PD-L1時，T細胞反應減弱。有趣的是，除了APC表達PD-L1，腫瘤細胞也有表達（或PDL1在腫瘤逃避免疫應答的過程中起重要作用）。早期的結果已證實，百時美施貴寶公司的抗PD-1抗體nivolumab治療惡性黑色素瘤、非小細胞肺癌、腎癌的前景較好，目前的三期臨床試驗正在評估這一藥物的生存獲益。此外，對PD-L1抑制劑也在進行類似的研究。

早期測試抗-CTLA-4和抗PD-1藥物的研究，還揭示了兩個免疫檢查點同時阻斷的好處。去年7月，一項發表在《新英格蘭醫學雜志》上的研究顯示，用最大劑量聯合nivolumab和Ipilimumab治療轉移性黑色素瘤，有一半以上患者的腫瘤體積縮小超過80%，其中80%的患者治療后存活超過一年。目前，轉移性黑色素瘤的治療手段有限，臨床處理較棘手，而近期的研究結果令人振奮，也闡釋了免疫檢查節點封鎖的治療方法能夠改變癌癥療法的原因。

過繼轉移T細胞

提高腫瘤免疫攻擊的第三種方法，是從患者體內分離出T細胞并在實驗室中擴增，然后將這些強效的抗癌成分重新輸入患者體內，這一過程稱為過繼性T細胞轉移。首先，利用腫瘤浸潤性淋巴細胞（TIL）完成此過程，TIL是一種離開血液循環遷移到實體瘤的白血細胞亞群，可以從切除的腫瘤中分離。不幸的是，一些患者病情發展太快，而體外擴增所需要的時間較長，大約長達一個月。對于生存時間大于一個月的患者，該療法可能會有所幫助。2010年發表的Ⅱ期臨床試驗研究顯示，20例IV期黑色素瘤患者進行治療后，一半的患者得到明顯改善，其中兩名患者的瘤體完全消退。

然而，在一些不可切除病灶的患者和切除腫瘤中無TIL生長或TIL在體外無抗腫瘤活性的患者，這一療法將受限。為了解決這一問題，研究人員開發了嵌合抗原受體（CARs）對患者的循環T細胞進行遺傳修飾，使其將腫瘤細胞作為靶細胞。CARs包括抗原識別結構域及其修飾的抗體片段，這些部位能夠識別腫瘤細胞表面的一個特定蛋白和位于細胞內的能夠激活T細胞的結構域，刺激自身在體內的增殖。

研究人員已經研制出了治療多種癌癥的CARs，包括慢性淋巴細胞白血病(CLL）。方法是從白血病患者的血液中分離出 T細胞，誘導其表達CD19靶向的CARs，在體外擴增后，將修飾的細胞回輸患者體內。CD19是細胞表面蛋白，在正常B細胞和腫瘤惡性B細胞表面均可表達。應用其他治療方法無效的CLL患者，用此方法治療后，腫瘤細胞可部分或完全消失。

盡管目前有關過繼轉移T細胞的療法還沒有獲得FDA批準，但是已有多項大規模的Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗正在探索此療法的安全性以及對不同癌癥患者生存的影響，包括白血病、淋巴瘤、胰腺癌、乳腺癌、前列腺癌和黑色素瘤等。

在不久的未來，研究或將證實，免疫療法是對抗癌癥的一個強力武器，后續的研究也將進一步提高該方法的有效性并增加受益人群。目前，許多研究人員正在研究聯合多種免疫療法的治療效果，如阻斷免疫檢查點、過繼性T細胞轉移聯合治療，或腫瘤疫苗和細胞因子聯合給藥，等等。在可預見的未來，免疫制劑將對人類生存產生深遠的影響，數百種探索腫瘤免疫治療的臨床試驗或將取得成果。

[資料來源：The Scientist][責任編輯：則 鳴]

本文作者：杰米·格林（Jamie Green），紐約長老會醫院、威爾康乃爾醫學院外科住院醫師，目前在紀念斯隆-凱特林癌癥中心進行一項外科團體研究。曾經組織Ipilimumab臨床試驗的夏洛特·阿里揚（Charlotte Ariyan）參與了上述這項研究。