3.1 免疫治疗

3.1 免疫治疗

(1)过继性免疫细胞治疗

·自然杀伤细胞(Natural Killer,NK)

NK 细胞过继性疗法是将患者体内的NK 细胞提取出来,利用细胞培养技术在体外大量培养、扩增和纯化后再回输患者体内,从而发挥直接杀伤肿瘤细胞和调节、增强免疫反应的作用。

NK 细胞属于固有免疫系统,是人体的第一道防御屏障,表面标志为CD3-和CD56+,杀伤活性不依赖于抗体,也无MHC 限制,因此称为自然杀伤细胞。NK 细胞的作用机制是通过释放穿孔素、颗粒酶、粒溶素和细胞因子等杀伤肿瘤细胞,活化的NK 细胞可发挥调节免疫作用。目前NK 细胞疗法一般用于非特异性肿瘤细胞和病毒杀灭,提高NK 细胞数量和活性也能有效抗衰老。

·细胞因子诱导的杀伤细胞(Cytokine Induced Killer,CIK)

CIK 疗法是将人的外周血单个核细胞在体外与多种细胞因子共同培养一段时间,获得大量T 淋巴细胞后回输患者体内,从而精确地杀伤肿瘤细胞而不损伤任何正常组织。

CIK 是人体外周血中的T 淋巴细胞,膜表面标志为CD3+和CD56+,既有强大的抗肿瘤活性又有非MHC 限制杀瘤特点,识别能力很强,能特异性靶向肿瘤细胞。CIK 的作用机制是通过释放穿孔素及颗粒酶和粒溶素,直接杀伤肿瘤细胞,或通过分泌多种细胞因子间接杀伤肿瘤细胞,除此之外还能通过激活凋亡基因诱导肿瘤细胞凋亡。CIK 疗法一般用于清除残余癌细胞,预防复发和转移,降低放、化疗的毒副作用,可对放、化疗无效的患者进行治疗,或用于失去手术指征或已复发转移的晚期患者,可帮助缓解症状、延长生存期。

·树突状细胞(Dendritic Cell,DC)

DC 疗法是分离患者外周血中的单核细胞,在体外增殖、培养、诱导生成DC 细胞,让DC 细胞负载(呈递)相应的肿瘤抗原后回输患者体内,诱导机体产生特异性或非特异性的免疫应答,激活人体内的天然抗肿瘤系统(包括激活CD8+ T 细胞),从而达到杀灭肿瘤细胞的作用。

DC 以其形状类似树突而命名为树突状细胞,是一个异质性的群体,存在于骨髓和血液中。DC 细胞的抗原呈递能力是普通细胞的1 000 倍以上,能有效激活初始T 细胞。DC 细胞可随血液在全身各处主动搜索、识别肿瘤细胞,进行免疫监视,并可诱导CD8+/CD4+ T 细胞的大量产生,促使这类T 细胞迁移至肿瘤部位,帮助T 细胞分泌多种细胞因子,提高T 细胞杀死肿瘤细胞的速度。DC 细胞对包括新抗原疫苗在内的治疗性肿瘤疫苗在体内发挥抗癌功能极为关键。

·肿瘤浸润淋巴细胞(Tumor Infiltrating Lymphocyte,TIL)

TIL 是肿瘤间质中的异质性淋巴细胞,包括T 细胞和NK 细胞等,大多数情况下以CD3+CD8+ T 细胞为主[50]。TIL 疗法包括从患者肿瘤附近组织中分离出TIL 细胞,体外大量扩增,再回输到患者体内。这种使用自体TILs 的过继性细胞治疗(ACT),是一种治疗黑色素瘤转移患者的有效免疫疗法,最近的临床试验已将此疗法用于包括卵巢癌在内的许多其他癌症的肿瘤转移患者。

从患者肿瘤特异性突变产生的新抗原可激活TIL 中的T 细胞,包括CD8+和CD4+ T 细胞,对肿瘤细胞进行直接杀灭,也能调节机体免疫功能。可通过TCR测序,鉴定被新抗原激活的特定T 细胞,在这类T 细胞被分离并在体外得到大量扩增后,可有效治疗已无药可治的晚期肿瘤患者。

TIL 疗法可显著降低癌症患者全身复发的概率,在提高子宫内膜癌、结肠癌、恶性黑色素瘤等多种癌症患者的生存率上发挥着重要作用。

·嵌合抗原受体(Chimeric Antigen Receptor,CAR)T 细胞

CAR-T,即嵌合抗原受体T 细胞免疫疗法[51]。通过识别肿瘤相关抗原的scFv 和胞内信号域“免疫受体酪氨酸活化基序(通常为CD3)”在体外进行基因重组,生成重组质粒,再在体外通过转染技术转染到患者的T 细胞,使患者T细胞表达肿瘤抗原受体。转染后经过纯化和大规模扩增后的T 细胞,即CAR-T细胞。图7.7为CAR-T 细胞治疗的主要步骤。

图示

图7.7 CAR-T 细胞治疗的主要步骤

CAR-T 细胞可以特异性地识别肿瘤相关抗原,使效应T 细胞的靶向性、杀伤活性和持久性较常规应用的免疫细胞大幅提高,未来也可克服肿瘤局部免疫抑制微环境,从而打破宿主免疫耐受状态,杀灭实体肿瘤细胞。目前,CAR-T 细胞技术在白血病、淋巴瘤、黑色素瘤、脑胶质瘤等恶性肿瘤治疗中均显示出良好的抗肿瘤效应[52]

异体造血干细胞移植对于治疗白血病是很有效的方法,但同时也伴随着强烈的免疫排斥和复发的问题。而通过改造自体T 细胞的CAR-T 疗法没有排斥反应,在急性淋巴细胞白血病和淋巴瘤的治疗中获得很好的疗效。

(2)免疫检查点抑制剂

T 细胞在人体免疫系统中起重要作用,当CD8+或CD4+T 细胞识别出癌细胞时,就会发起攻击。一些癌细胞通过免疫检查点进行逃逸,躲过T 细胞的“识别系统”。PD-L1 蛋白是位于癌细胞表面的配基,在与T 细胞表面的PD-1 受体结合后,T 细胞就会丧失攻击癌细胞的活性,将癌细胞“误认”为正常细胞,导致癌细胞成功“逃逸”。日本京都大学教授本庶佑(Tasuku Honjo)因首先发现PD-1 有抑制T 细胞的免疫检查点功能而荣获2018年诺贝尔生理学或医学奖。(https://www.daowen.com)

通过提高和调整患者自身的免疫力来治疗癌症,类似于中医的“扶正祛邪”。比如,Keytruda 是免疫检查点抑制剂,可以解除免疫检查点对CD8+T 细胞活性的抑制,换句话说,通过激活体内预先存在的抗肿瘤免疫力,可有效发挥CD8+T细胞的抗肿瘤作用。在第4 章中已将这种机制归类为健康医学中的自组织修复。

鉴于免疫检查点抑制剂可以解除免疫检查点对CD8+T 细胞活性的抑制,2014年至2018年9 月28 日,美国FDA 共批准了6 个PD-1/PD-L1 抗体类免疫检查点抑制剂上市,分别为Opdivo(O 药)、Keytruda(K 药)、Tecentriq(T 药)、Bavencio(B 药)、Imfinzi(I 药)以及Libtayo(L 药)(表7-3)。国家药监局于2018年6 月和7 月分别批准了O 药和K 药在中国上市,用于某些癌症的临床治疗。

表7-3 美国FDA 和中国CFDA 批准在临床使用的免疫检查点单克隆抗体抑制剂类药物

图示

(续表)

图示

除了抗癌机理的独特性,获批适应证数量之多也是PD-1/PD-L1 抗体被誉为“颠覆性疗法”的原因之一。截至目前,上述6 个药物已经累计被批准用于10 多个适应证,包括黑色素瘤、非小细胞肺癌、肾细胞癌、经典型霍奇金淋巴瘤、头颈癌、膀胱癌(尿路上皮癌)、结直肠癌、胃癌、肝癌、默克尔细胞癌以及携带微卫星不稳定性高(MSI-H)或错配修复缺陷(dMMR)的实体瘤。这些抗体药物在健康医学中已得到广泛应用。PD-1 抗体在不同患者中的疗效取决于T 细胞再活化与肿瘤突变负荷的比例[53],而健康医学的生活方式干预可以帮助CD8+ T 细胞再活化,因而可以使更多的患者在PD-1抗体治疗中获益。

另外一种免疫检查点是细胞毒T 淋巴细胞抗原4(CTLA-4)又名CD152,是由CTLA-4 基因编码的一种跨膜蛋白质,在活化的CD4+和CD8+T 细胞表面表达。CTLA-4 与其配体B7 分子结合后产生抑制性信号,抑制T 细胞激活,使肿瘤细胞免受T 淋巴细胞攻击。因此阻断CTLA-4 的单克隆抗体产生的免疫效应可刺激T 细胞大量增殖,从而诱导或增强抗肿瘤免疫反应。

Ipilimumab (Yervoy)是靶向作用于CTLA-4 的单克隆抗体,通过作用于APC 与T 细胞的活化途径而间接活化抗肿瘤免疫反应,达到清除癌细胞的目的。美国免疫学家James P. Allison 首先证实CTLA-4 通过对抗 CD28 介导的共同刺激抑制T 细胞活化,被称“CTLA-4 抗体Yervoy 之父”,他与本庶佑共同获得2018年诺贝尔生理学或医学奖。

CTLA-4 单克隆抗体Yervoy 目前用于黑色素瘤、肾癌、前列腺癌、肺癌等癌症的临床免疫治疗。

(3)新抗原与癌疫苗

从20 世纪90年代开始的研究证实,肿瘤特异性突变编码的氨基酸变异肽有免疫原性,这类肽被称为新抗原,是真正的非自体抗原,代表了一类癌免疫治疗的新标靶。不幸的是,由于当时的DNA 测序和数据分析基础及技术不足,阻碍了对这类可作为癌疫苗抗原的基因组变异的检测,以致这个领域停滞不前。随着“人参照基因组”和之后的“癌基因组图集”的解码,为癌免疫学家提供了重要的基础和专业资源,可用于研究癌新抗原的关联性。最近一系列靶向肿瘤错义突变的疫苗研究,为研究人员指出了一个新方向,有望在今后的某一天开发出新抗原指导的疫苗。德国Bio-NTech 公司团队的Sahin 等人[54]和美国Dana-Farber癌症研究所的Ott 等人[55],在2017年7 月报道了他们在癌疫苗研发方面的突破性进展。

Sahin等人使用基于RNA的新方法,对13位晚期皮肤黑色素瘤患者进行免疫,包括5 位有可测定癌症的患者。根据预测的突变肽对患者MHC-Ⅰ和MHC-Ⅱ分子的亲和力,选择候选新抗原,之后合成为5 个串联27 mer 肽编码的RNA。多个疫苗剂量(8-20)通过腹股沟淋巴结皮内注射进入患者体内,但某些患者细胞也有胞内细胞因子的产生以及与功能读序互补的肽-MHC 多聚物的染色。60%的候选新抗原可检测到应答,13 位患者中有8 位在23 个月后仍无复发,保持无疾病进展状态。与使用这个疫苗平台的临床前小鼠实验相吻合的是,所诱导的T细胞应答主要是CD4+ T 细胞,指向MHC-Ⅱ限制性抗原。此外,有约25%的新抗原诱导MHC-I 限制性CD8+T 细胞。

在Ott 等人的研究中,使用15-30mer 有poly-ICLC 的合成长肽,对6 位晚期皮肤黑色素瘤患者进行免疫,包括两位肺转移患者。根据特定肽与每位患者MHC-Ⅰ分子的预测亲和力,选择20 个新抗原表位,通过皮下注射给予患者7个疫苗剂量。T 细胞免疫应答测定与Sahin 等人使用的方法类似,结果发现疫苗诱导的CD4+T 细胞应答(MHC-Ⅱ限制性)指向60%的新抗原,CD8+T 细胞应答(MHC-Ⅱ限制性)指向16%的新抗原。6 位黑色素瘤患者中有4 位在疫苗接种后25 个月无复发,2 位复发患者在使用PD-1 抗体Keytruda 后,肿瘤细胞完全被消除。

这两项研究,以及先前另一个对3 位黑色素瘤患者使用树突细胞新抗原疫苗的报道,有力证实了各种个体化癌疫苗,确实可在晚期或肿瘤转移患者中诱导新抗原特异性T 细胞(表7-4)[56]。新抗原疫苗正在健康医学的癌症干预和康复中发挥重要作用。

表7-4 新抗原疫苗小结

图示

A.用合成肽体外制备疫苗,电脉冲引入;B.在每个疫苗临床试验中,对MHC-Ⅰ或MHC-Ⅱ抗原表位的免疫应答率

新抗原的鉴定、分选以及在临床肿瘤免疫治疗中各种应用的小结,见图7.8。

图示

图7.8 新抗原的鉴定,分选以及目前在肿瘤治疗中的主要应用